Лабораторна робота № 3

ТЕМА: Знаття статичних характеристик БТ в схемі СЕ.

МЕТА: Дослідити статичні ВАХ БТ в схемі спільний емітер та отримати навички по визначенню h - параметрів по ВАХ.

ОБЛАДНАННЯ:

- лабораторний макет;

- вольтметр (тестер).

КОРОТКІ ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ

Транзи́стор — напівпровідниковий елемент електронної техніки, який дозволяє керувати струмом, що протікає через нього, за допомогою прикладеної до додаткового електрода напруги.

Транзистори є основними елементами сучасної електроніки. Зазвичай вони застосовуються в підсилювачах і логічних електронних схемах. У мікросхемах в єдиний функціональний блок об'єднані тисячі й мільйони окремих транзисторів.

За будовою та принципом дії транзистори поділяють на два великі класи: біполярні транзистори й польові транзистори. До кожного з цих класів входять численні типи транзисторів, що відрізняються за будовою і характеристиками.

Принцип дії біполярного транзистора. В біполярному транзисторі носії заряду рухаються від емітера через тонку базу до колектора. База відділена від емітера й колектора p-n переходами. Струм протікає через транзистор лише тоді, коли носії заряду інжектуються з емітера в базу через p-n перехід. В базі вони є неосновними носіями заряду й легко проникають через інший p-n перехід між базою й колектором, прискорюючись при цьому. В самій базі носії заряду рухаються за рахунок дифузійного механізму, тож база повинна бути досить тонкою. Управління струмом між емітером і колектором здійснюється зміною напруги між базою і емітером, від якої залежать умови інжекції носіїв заряду в базу.

Біполярні транзистори розрізняються за полярністю: вони бувають PNP та NPN типу.

Транзистори розрізняються також за матеріалом, за максимальною потужністю, максимальною чаcтотою, за призначенням, за типом корпуса.

Найпоширеніший напівпровідниковий матеріал для виробництва транзисторів — кремній. Використовуються також германій, арсенід галію та інші бінарні напівпровідники.

Зовнішній вигляд транзисторів

Оскільки транзистор має три електроди, то для кожного із струмів через два електроди транзистора, існує сімейство вольт-амперних характеристик при різних значеннях напруги на третьому електроді, або струму, який протікає через нього.

Транзистор має два основні застосування: у якості підсилювачі у якості перемикача.

Підсилювальні властивості транзистора зв'язані з його здатністю контролювати великий струм між двома електродами за допомогою малого струму між двома іншими електродами. Таким чином малі зміни величини сигналу в одному електричному колі можуть відтворюватися з більшою амплітудою в іншому колі.

Є три основні схеми ввімкнення транзистора в підсилювальні кола. Залежно від того, приєднано емітер, колектор або базу до загальної точки, розрізняють відповідно схеми із загальним емітером (ЗЕ), колектором (ЗК) або базою (ЗБ).

Схема ЗБ не забезпечує підсилення струму, а лише напруги і має малий вхідний опір (рівний опору емітерного переходу), що робить її не оптимальною для більшості застосувань. В схемі ЗЕ транзисторний каскад забезпечує підсилення як за струмом так і за напругою тому й застосовується в більшості випадків. Схема ЗК забезпечує підсилення струму а підсилення за напругою менше одиниці, однак має високий вхідний та малий вихідний опір, тому й застосовується в якості буферного каскаду між джерелом сигналу та каскадом ЗЕ (низькоомним навантаженням).

Використання транзистора у якості перемикача пов'язане з тим, що приклавши відповідну напругу до одного з його виводів, можна зменшити практично до нуля струм між двома іншими виводами, що називають запиранням транзистора. Цю властивість використовують для побудови логічних вентилів.

ХІД РОБОТИ

1.4. Зберіть схему вимірювання ВАХ біполярного транзистора.

1.2. Виміряйте та занесіть до таблиці 1 значення U_бе, U_Жб при двох фіксованих значеннях U_ке.

Таблиця 1

1.3. За формулою І_б = (U_Жб - U_бе)/ R_б розрахуйте та внесіть до таблиці 1 значення струму бази, для кожного значення U_бе.

2.1. Виміряйте та занесіть до таблиці 2 значення U_ке, U_Rк при двох фіксованих значеннях струму бази (для цього використайте відповідні значення U_бе з таблиці 1).

Таблиця 2

2.2. За формулою І_к = (U_Жк – U_ке)/ R_к розрахуйте та внесіть до таблиці 2 значення колекторного струму, для кожного значення U_ке.

3.1. Користуючись даними таблиці 1 побудуйте вхідні ВАХ БТ при двох значеннях U_ке, використовуючи Майстер діаграм MS EXCEL.

3.2. Користуючись даними таблиці 2 побудуйте вихідні ВАХ БТ при двох значеннях І_б, використовуючи Майстер діаграм MS EXCEL.

4. Користуючись експериментальними ВАХ БТ виконайте дії, згідно із завданням до лабораторної роботи.

ЗАВДАННЯ

4.1. На вхідних ВАХ позначте робочу точку для забезпечення роботи підсилювального каскаду в режимі класу «А», поясніть принцип роботи підсилювального каскаду, визначте кут відтинання колекторного струму в даному режимі.

4.2. На вхідних ВАХ позначте робочу точку для забезпечення роботи підсилювального каскаду в режимі класу «В», поясніть принцип роботи підсилювального каскаду, визначте кут відтинання колекторного струму в даному режимі.

4.3. На вхідних ВАХ позначте робочу точку для забезпечення роботи підсилювального каскаду в режимі класу «С», поясніть принцип роботи підсилювального каскаду, визначте кут відтинання колекторного струму в даному режимі.

4.4. На вхідних ВАХ позначте робочу точку для забезпечення роботи підсилювального каскаду в режимі класу «D», поясніть принцип роботи підсилювального каскаду, визначте кут відтинання колекторного струму в даному режимі.

4.5. На вхідних ВАХ позначте робочу точку для забезпечення роботи підсилювального каскаду в режимі класу «AB», поясніть принцип роботи підсилювального каскаду, визначте кут відтинання колекторного струму в даному режимі.

4.6. Використовуючи ВАХ визначте h_11е, поясніть фізичний зміст даного параметра.

4.7. Використовуючи ВАХ визначте h_12е, поясніть фізичний зміст даного параметра.

4.8. Використовуючи ВАХ визначте h_21е, поясніть фізичний зміст даного параметра.

4.9. Використовуючи ВАХ визначте h_22е, поясніть фізичний зміст даного параметра.

4.10. Вкажіть на ВАХ області, що відповідають режимам: активному, відсічки, насичення.

5. Вимоги до оформлення звіту.

· Звіт необхідно оформити в текстовому редакторі MS WORD.

· Звіт повинен містити:

- титульну сторінку;

- мету роботи;

- схеми дослідів;

- таблиці з даними;

- графіки ВАХ;

- розрахунки параметрів згідно із індивідуальним завданням.

Додаток 1