Снятие входных и выходных характеристик транзистора

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6

Цель работы. Ознакомиться с работой транзистора и снять основные характеристики.

Задание на подготовку к лабораторной работе.

В результате изучения теоретического материала студент должен

знать:

- устройство и принцип действия плоскостного транзистора;

- физический смысл процессов протекающих в транзисторе при его работе;

- схемы включения транзисторов.

Уметь:

- включать в электрическую схему транзисторы с различным типом проводимости;

- снимать входные и выходные характеристики транзисторов;

- определять работоспособность транзисторов с помощью электроизмерительных приборов.

 

 

Пояснения. Транзистор имеет два перехода р -n, направленных друг другу навстречу, причем ток одного перехода управляет током другого перехода. В зави­симости от проводящего направления каждого перехода можно создать два типа транзисторов р-n-р и n-р-n.

Схема подключения транзистора типа р-n-р показана на рис. 19. Три области транзистора обозначены: Э — эмиттерная р-типа, Б — базовая n -типа, К — коллекторная р-типа. Соответственно этому имеется два перехода — эмиттерный и коллекторный. Если к эмиттерному переходу приложить напряжение в проводящем (прямом) направлении, как показано на рис. 19, то он окажется открытым. Носители заряда (в данном случае дырки), находя­щиеся в эмиттерной зоне, под воздействием электрического поля движутся через эмиттерный переход в базовую зону. Напряже­ние на коллекторный переход включено в непроводящем (обрат­ном) направлении. Электроны, находящиеся в базовой зоне, не могут пройти коллекторный переход, так как сильное электричес­кое поле в области перехода заставляет их двигаться в обрат­ную сторону. По той же причине дырки, находящиеся в коллек­торной зоне, не могут попасть в базовую зону. Однако, дырки, прошедшие в базовую зону из эмиттерной, под воздействием это­го же электрического поля интенсивно движутся в коллекторную зону.

 

Рис. 19 – Схема подключения транзистора типа р -n- р.

 

 

Ширина базовой области делается как можно меньше, чтобы дырки проходили из эмиттерной области, не успевая рекомбинировать (нейтрализоваться) с электронами в базе. Лишь не­большая часть дырок рекомбинирует в базовой области с местными электронами. Основное количество дырок проходит через базо­вую в коллекторную область. Дырки, движущиеся через эмиттерный и коллекторный переходы, представляют собой соответствен­но эмиттерный и коллекторный токи. Движением электронов как неосновных носителей тока эмиттерной и базовой областей в данном случае пренебрегаем. Коллекторный ток составляет обычно 0,8—0,95 эмиттерного тока. Отношение коллекторного тока к эмиттерному называется коэффициентом усиления транзистора по току:

Базовый ток равен разности между эмиттерным и коллектор­ным токами:

Величина β называется коэффициентом усиления по току в схеме с общим эмиттером.

Существуют три схемы включения транзистора (рис. 20): схема с общей базой, схема с общим эмиттером и схема с общим коллектором. В данной работе предусмотрено испытание первой схемы.

Основными характеристиками транзистора, включенного по схе­ме с общей базой, являются входная характеристика, выражающая зависимость тока эмиттера от напряжения при постоянном напряжении коллектора (рис. 4, а), и выходная характеристика, показывающая зависимость тока коллектора от напряжения на нем при постоянном токе эмиттера.

 

 

 

Рис. 20 - Схемы включения транзисторов:

а – с общей базой, б – с общим эмиттером, в - с общим коллектором.

Рис. 21 - Характеристики транзистора в схеме с общей базой:

а — входная характеристика, б — выходная характеристика

 

Оборудование и аппаратура

Германиевый транзистор, вольтметры постоянного тока, миллиамперметр, потенциометр на 1 ком, ключ на 5 а

 

Порядок выполнения работы

Снятие входной характеристики производится при двух фик­сированных значениях напряжения коллектора: Uк1 = 0В, Uк2 = 30В.

1. Собрать схему (рис. 22), тщательно проверить полярность включенных элементов.

2. Включить ключ К 2 и установить реостатом R 2 первое фиксированное напряжение на коллекторе. В процессе работы под­держивать его строго постоянным.

Рис. 22 - Схема соединений приборов для снятия ха­рактеристик

3. Включить ключом К1 эмиттерную цепь и реостатам R1 уста­новить различные значения напряжения на эмиттере (6—8 точек) от 0 до +0,2 В.

4. При каждом установленном значении напряжения на эмиттере записать показания всех приборов в табл.

5. Реостатом R2 установить другое фиксированное напряже­ние на коллекторе и, поддерживая его строго постоянным, по­вторить операции, указанные в пп. 3 и 4.

6. По данным табл. начертить кривые зависимости

Iэ = f (Uэ), при Uк1 и Uк2.

 

Снятие выходной характеристики производится при двух фик­сированных значениях тока эмиттера.

1. Включить ключом К2 коллекторную цепь транзистора.

2. Включить ключом К1 эмиттерную цепь транзистора. Уста­новить реостатом R1 первое фиксированное значение тока эмитте­ра. В процессе работы поддерживать его строго постоянным.

3. Реостатом R2 устанавливать различные значения напряже­ния на коллекторе (5—6 точек). Записать в табл. показания приборов при всех значениях.напряжения.

Табл.8.

4. Установить второе фиксированное значение тока эмиттера и, поддерживая его строго постоянным, выполнить операцию. указанную в п.4

 

5. По данным табл.8 построить график зависимости Iк = f (Uк), при Iэ1 и Iэ2.

Содержание отчета

1. Наименование отчета о лабораторной работе.

2. Технические данные электроизмерительных приборов и оборудования, необходимых для выполнения работы.

3. Электрическая схема измерений.

4. Табл.8 с измеренными величинами.

5. Графики зависимостей:

 

Ответить устно на следующие вопросы

1. По какому принципу работает транзистор?

2. Почему ширина базовой области должна быть как можно меньше?

3. Какие существуют типы транзисторов?

4. В каком состоянии должен быть коллекторный переход - закрытом или открытом? Почему?

5. Какие носители заряда образуют коллекторный ток для транзисторов типа р - п - р и какие для транзисторов п - р -n?

6. Что означает коэффициент усиления транзистора по току?

7. Какие существуют схемы включения транзисторов?

8. Где применяются транзисторы?

9. Поясните вид входных характеристик транзистора.

10. Поясните вид выходных характеристик транзистора.