Обработка результатов измерений

1. Для обработки результатов измерений необходимо на миллиметровой бумаге построить входные и выходные ха-рактеристики транзистора, которые схематически изобра-жены на рис. 5 и 6.

Ток i_k вычисляется по формуле (12). Все h -параметры вычисляются для одной и той же рабочей точки – точки «A» на рис. 5 и 6, выбираемой в средней части вольтампер-ных характеристик.

Рекомендуется выбирать i_0Э =3 мА, u_0К =10 В и соответ-ствующие им значения u_0Э и i_0K.

2. Параметр h₁₁ вычисляется как дифференциальное соп-ротивление эмиттерного входа по входным характеристи-кам. Для этого на входной характеристике строится тре-угольник «ABC», как показано на рис. 5. Отрезок (AC) яв-ляется отрезком касательной к кривой в точке «A». При малом сигнале точка «C» лежит практически на самой кри-вой:

(9)

Параметр h₁₂ вычисляется из входных характеристик по формуле:

(10)

где . Для вычисления этого параметра точку «B» следует брать на соседней входной характеристике, снятой при другом постоянном напряжении коллектор-база, рав-ном .

3. Параметр h₂₂ вычисляется из выходных характеристик как дифференциальная проводимость коллекторного пере-хода по формуле:

(11)

где определяются из треугольника «ACD» (рис. 6). В соответствии с таблицами измерений для расчета удобно принять = 5 В.

При работе транзистора в нормальном активном режиме ток эмиттера почти равен току коллектора (i_э≈i_к), поэтому для увеличения точности измерений в данной лабораторной работе измеряется ток базы (i_б), равный разности этих токов (i_б=i_э - i_к), откуда следует:

(12)

В формуле (11) величина вычисляется при одном и том же токе эмиттера, поэтому из формулы (12) следует:

(13)

где значения токов базы в точках «A» и «C» выходной ха-рактеристики берутся из таблиц измерений. При рекомен-дуемом выборе рабочей точки – значение тока базы при =10 В, – значение тока базы при =15 В, причем оба эти значения берутся на одной и той же характеристике, снятой при =3 мА.

4. Параметр =| h₂₁ | вычисляется из выходной характе-ристики по формуле:

(14)

где = разность токов коллектора в точках «A» и «E» выходных характеристик, снятых при изменении тока эмиттера на величину Используя формулу (12), представим разность в виде:

и формула (14) для расчета коэффициента передачи тока эмиттера примет вид

(15)

При нашем выборе рабочей точки и в соответствии с таблицей измерений:

– ток базы при =5 мА и u_k = 10 B;

– ток базы при =3 мА и u_k =10 В.

5. По формуле (8) вычисляются внутренние параметры транзисторов и сравниваются с их типичными значениями для маломощных транзисторов.

Контрольные вопросы

1. Что такое инжекция носителей тока?

2. В какой области биполярного транзистора происходит инжекция носителей тока?

3. Что означает термин «биполярный транзистор»? Какие еще типы транзисторов вы знаете?

4. Какую роль играют электроны в работе p-n-p тран-зистора?

5. Какую роль играют дырки в работе p-n-p транзиcтора?

6. Что такое основные и неосновные носители тока в полупроводниках?

7. Какие носители тока инжектируются в базу в p-n-p транзисторе и n-p-n транзисторе?

8. Какие физические процессы происходят в базовой области транзистора после инжекции туда неосновных носителей тока?

9. Какие параметры транзистора изменятся, если при прочих одинаковых условиях увеличить ширину базовой области (область между эмиттером и коллектором)?

10. Какие физические явления приводят к снижению уси-лительных свойств транзистора при работе на высоких частотах?

11. Почему коэффициент передачи тока эмиттера (α) мень-ше единицы?

12. Нарисуйте схему усиления тока на основе транзистора.

13. Нарисуйте схему усиления напряжения на основе тран-зистора.

14. Чем объясняется появление запирающего слоя в p-n переходе?

15. Как изменяется ширина запирающего слоя, если к p-n переходу приложить внешнее напряжение в прямом и обратном направлении?

16. Каков физический смысл h -параметров в схеме c ОБ?

17. В схеме на рис. 4 напряжение на переходе эмиттер-база устанавливается с помощью двух потенциометров R₂ и R₃. Зачем нужен второй потенциометр – R₃?

18. В схеме на рис. 4 измеряется ток базы, хотя для вы-числения коэффициента α (см формулу 14) надо измерять ток коллектора. Что достигается при использовании данной схемы измерения?

19. Что произойдет в схеме на рис. 4, если вывод базы накоротко соединить с выводом эмиттера?

20. Что произойдет в схеме на рис. 4, если при под-ключении транзистора к схеме вывод базы будет присоеди-нен к той точке схемы, куда на схеме рис. 4 присоединен эмиттер, а вывод эмиттера будет присоединен к той точке схемы, куда на схеме рис. 4 подключена база?

21. После операций, указанных в предыдущем вопросе, какие еще надо произвести измерения в схеме, чтобы транзистор стал работать по схеме с общим эмиттером в режиме усиления тока?

22. В настоящей работе рекомендуется при измерении входных характеристик ограничиться измерением тока эмиттера до 10 мА. Чем ограничивается предельное измере-ние тока эмиттера?

23. В настоящей работе рекомендуется при измерении выходных характеристик ограничиться измерением напря-жения на коллекторе до 25 В. Чем ограничивается предель-ное напряжение на коллекторе?

24. На рис. 7а, 7б приведены две различные схемы для измерения входных характеристик транзистора в схеме c ОБ. Напряжение эмиттер-база, которое измеряется вольт-метром, изображенным на рисунках, можно плавно изме-нять. Схемы различаются способом подключения вольт-метра. Какую из схем следует применить для измерения входных характеристик транзистора в настоящей работе?

25. Из-за чего появляется ошибка при измерении вход-ной характеристики при использовании схемы, изобра-женной на рис. 7а?

26. Из-за чего появляется ошибка при измерении вход-ной характеристики по схеме, изображенной на рис. 7б.

27. На рис. 8а, 8б приведены две различные схемы для измерения выходных характеристик транзистора.

Напряжение источника питания цепи коллектор-база можно плавно изменять. Схемы различаются способом под-ключения вольтметра. Какую из схем следует применить для измерения?

28. Из-за чего появляется ошибка в измерениях при ис-пользовании схемы на рис. 8а?

29. Из-за чего появляется ошибка в измерениях при ис-пользовании схемы на рис. 8б?

30. Какие изменения надо произвести в схеме на рис. 4, чтобы можно было измерить входные и выходные пара-метры n-p-n транзистора в схеме с ОБ?