Исследование биполярного транзистора

Лабораторная работа №5

Цель работы. Снять статические вольтамперные характеристики биполярного транзистора в схеме с общим эмиттером (ОЭ) и по полученным характеристикам определить его статические и дифференциальные параметры.

Задание 1. Выбрать транзистор из таблицы 1 в соответствии с номером задания, заданным преподавателем.

Таблица 1.

№

Транзистор

2N

2N

2N

2N

2N

2N

2N

2N

2N

2N

2N

2N

После двойного щелчка мышью на соответствующем изображении транзистора из библиотеки компонентов выбрать транзистор и установить его на рабочем столе программы. На рисунке 1 показана процедура выбора транзистора 2N2712 из библиотеки компонентов программы EWB.

Рисунок 1. Процедура выбора транзистора 2N2712 из библиотеки компонентов.

После щелчка мышью на клавише Edit в библиотеке компонентов открыть таблицу

характеристик выбранного транзистора, рисунок 2.

Рисунок 2. Характеристики транзистора 2N2712.

Из таблицы выписать значение статического коэффициента усиления тока в схеме с общим эмиттером β (Forward current gain coefficient), который равен β = Iк / Iб при работе транзистора в активном режиме. Для транзистора 2N2712 коэффициент β = 204.

Задание 2. Собрать схему для исследования статических ВАХ биполярного транзистора включенного по схеме с общим эмиттером (ОЭ).

Схема для исследования статических ВАХ транзистора показана на рисунке 3.

Рисунок 3. Схема для исследования статических ВАХ транзистора 2N2712.

На базу транзистора, включенного в схеме с ОЭ, подается постоянное напряжение от источника питания E_1. При изменении входного напряжения E₁ изменяются ток базы Iб и напряжение на эмиттерном переходе Uбэ. При работе транзистора в активном режиме падение напряжения на эмиттерном переходе Uбэ обычно не более 0,8В. Резистор Rб, включенный в цепь базы ограничивает ток базы.

На коллектор транзистора подается напряжение от другого источника питания E_п. Напряжение питания Е_п рекомендует брать порядка (0.8 – 0.9)Uкэ max, где Uкэ max - максимально допустимое напряжение коллектор-эмиттер. В цепи коллектора протекает ток Iк, величина которого связана с током базы Iб следующим соотношением: Iк ≈ β*Iб. Напряжение между коллектором и эмиттером транзистора Uкэ = Eп.

Задание 3. Снять семейство статических входных характеристик транзистора.

Для этого необходимо выполнить следующие действия:

· Установить напряжение питания Eп = Uкэ = 0В.

· Активировать программу тумблером .

· Измерить ток базы Iб и напряжение Uбэ при разных значениях входного напряжения E₁ и данные занести в таблицу 2а.

Eп = Uкэ = 0В Таблица 2а.

Е1, В	0,4	0,8
Uбэ, В
Iб,мкА

Значения напряжения питания E₁ нужно задавать таким образом, чтобы получить как минимум 5 точек, в которых напряжение Uбэ изменяется от 0,5В до 0,8В (при этих значениях напряжения в цепи базы протекает ток базы, величина которого составляет десятки, сотни микроампер).

· Установить напряжение питания Eп = Uкэ = 6В.

· Активировать программу тумблером .

· Измерить ток базы Iб, напряжение Uбэ и ток коллектора Iк при разных значениях входного напряжения E₁ и данные занести в таблицу 2б.

Eп = Uкэ = 6В Таблица 2б.

Е1, В	0,4	0,8
Uбэ, В
Iб, мкА
Iк, мА
Iк/ Iб

· Определить минимальное значение напряжения E1мин при котором напряжение Uбэ мин = 0,6В и в цепи базы протекает минимальный ток Iб мин. Определить отношение тока коллектора к току базы Iк мин/Iб мин и сравнить его с паспортным значением β для транзистора.

· Определить максимальное значение напряжения E1макс при котором напряжение Uбэ макс = 0,7В и в цепи базы протекает максимальный ток Iб макс. Определить отношение тока коллектора к току базы Iк макс/Iб макс и сравнить его с паспортным значением β для транзистора.

· Определить среднее значение напряжения E10 при котором в цепи базы протекает протекает ток, равный среднему значению Iб0 = (Iб макс. + Iб мин.)/2. Определить отношение тока коллектора к току базы Iк0/ Iб0 и сравнить его с паспортным значением β для транзистора.

· Построить по данным таблиц 2а и 2б семейство входных вольтамперных характеристик биполярного транзистора в схеме с общим эмиттером, рисунок 4.

Рисунок 4. Семейство входных ВАХ биполярного транзистора 2N2712 включенного

в схему с общим эмиттером.

Задание 4. Снять семейство статических выходных характеристик транзистора.

Для этого необходимо выполнить следующие действия:

· Установить входное напряжение E₁ при котором Uбэ = Uбэ мин.

· Активировать программу тумблером .

· Измерить ток коллектора Iк при разных значениях напряжения питания Eп = Uкэ и данные занести в таблицу 3а.

Uбэ мин. = 0,60В (Iб = Iб мин) Таблица 3а.

Еп, В
Uкэ, В
Iк, мА

· Установить входное напряжение E₁ при котором Uбэ = Uбэ макс.

· Активировать программу тумблером .

· Измерить ток коллектора Iк при разных значениях напряжения питания Eп = Uкэ и данные занести в таблицу 3б.

Uбэ макс. = 0,70В (I_б = Iб макс) Таблица 3б.

Еп, В
Uкэ, В
Iк, мА

· Установить входное напряжение E10 при котором в цепи базы протекает ток, равный среднему значению Iб0 = (Iб макс. + Iб мин.)/2.

· Активировать программу тумблером .

· Измерить ток коллектора Iк при разных значениях напряжения питания Eп = Uкэ и данные занести в таблицу 3в.

Uбэ макс. = 0,70В (I_б = Iб макс) Таблица 3в.

Еп, В
Uкэ, В
Iк, мА

Построить по данным таблиц 3а, 3б и 3в семейство выходных вольтамперных характеристик биполярного транзистора в схеме с общим эмиттером, рисунок 5.

Схему для снятия ВАХ транзистора с показаниями приборов, входные и выходные ВАХ, измеренные значения статического коэффициента усиления тока вставить в отчет.

Рисунок 5. Семейство выходных ВАХ биполярного транзистора 2N2712

в схеме с общим эмиттером.

Задание 5. Определить h-параметры биполярного транзистора.

Для этого необходимо выполнить следующие действия:

· Выполнить построения на полученных семействах входных характеристик, необходимые для определения h-параметров транзистора и определить значения коэффициентов h₁₁э и h₁₂э.

Рисунок 6. Построения на входной ВАХ, необходимые для определения коэффициентов h₁₁э и h₁₂э биполярного транзистора.

· Выполнить построения на полученных семействах выходных характеристик, необходимые для определения h-параметров транзистора и определить значения коэффициентов h₂₁э и h₂₂э.

Рисунок 7. Построения на выходной ВАХ, необходимые для определения коэффициентов h₂₁э и h₂₂э биполярного транзистора.

Контрольные вопросы

1. Изобразить структуру транзистора p-n-p (n-p-n) типа, включённого по схеме с ОЭ. Объяснить полярность питающих напряжений.

2. Объяснить принцип работы транзистора в активном режиме.

3. Объяснить, почему входные характеристики биполярного транзистора напоминают прямую ветвь ВАХ диода?

3. Объяснить, почему выходные характеристики биполярного транзистора имеют слабый наклон?

4. Объяснить физический смысл h-параметров.