При анализе электрических схем в области высоких частот нельзя пренебрегать инерционными свойствами биполярного транзистора и емкостями переходов коллектор – база, эммитер – база. Поэтому при рассмотрении биполярного транзистора в схеме включения с общей базой в области высоких частот Т - образная эквивалентная схема трансформируется к виду, представленному на рис.13. В этом случае частотные свойства перехода эммитер – база учитываются введением емкости СЭ = СЭД + СЭБ, где СЭД – диффузионная емкость перехода эммитер – база, играющая основную роль при работе эммитерного перехода в прямом включении; СЭБ – барьерная емкость перехода эммитер – база, которая определяет величину СЭ при обратном смещении эммитерного перехода.
На рис.13 емкость СК определяется барьерной емкостью перехода коллектор – база, так как коллекторный переход имеет обратное смещение. Величина СК определяется по формуле
(24)
и зависит от модуля напряжения UКБ, это связано с зависимостью ширины перехода коллектор – база от напряжения UКБ:
, (25)
где lКО – равновесная ширина электронно–дырочного перехода при UКБ = 0; φКК – контактная разность потенциалов перехода коллектор – база; SК – площадь коллекторного перехода.
Рис.13. Т - образная эквивалентная схема биполярного транзистора в схеме включения с общей базой на высоких частотах
На рис.13 введен генератор напряжения μЭКUКБ, который отражает наличие внутренней обратной связи в транзисторе. Величина μЭК является коэффициентом обратной связи по напряжению и в соответствии с эффектом модуляции толщины базы находится из выражения
(10-3 ÷ 10-4). (26)
Остальные элементы рис.13 были определены ранее.
Параметры Т - образной эквивалентной схемы биполярного транзистора в схеме включения с общей базой связаны с соответствующими Н-параметрами следующими соотношениями:
; (27)
; (28)
; (29)
; (30)
; (31)
. (32)
Схема лабораторной установки
Лабораторная установка (рис.14) включает универсальный лабораторный стенд, в котором смонтирована схема для снятия статических характеристик транзисторов.
Прибор (мА) источника входного напряжения измеряет ток эмиттера (I Э), а вольтметр (V) служит для измерения входного напряжения транзистора (U ЭБ).
В выходной цепи прибор (мА) измеряет ток коллектора (I К), а вольтметр V – напряжение между коллектором и базой (U Кб).
Для повышения точности измерения входного напряжения во входную цепь целесообразно включить цифровой вольтметр (V1), а выходную цепь цифровой миллиамперметр.
Экспериментальная часть
4.1. Записать паспортные параметры исследуемого транзистора и зарисовать схему расположения его выводов.
4.2. Рассчитать и построить кривую допустимой мощности, рассеиваемой транзистором.
4.3. Собрать схему для исследования транзистора в схеме включения с ОБ.
4.4. Снять семейство входных характеристик для трех значений напряжения на коллекторе , -2 В, -10 В при комнатной температуре. При снятии входных характеристик задаваться током эмиттера и отмечать напряжение на эмиттере. Для удовлетворительного воспроизведения хода характеристик необходимо измерить не менее 7-9 точек, причем их максимальное число должно приходиться на самый нелинейный участок характеристики (табл.1).
4.5. Снять семейство выходных характеристик для четырех значений тока эмиттера , 4, 6, 8 мА при комнатной температуре. Выходные характеристики биполярного транзистора исследуются лишь в активном режиме его работы. При экспериментальных исследованиях необходимо поддерживать ток эмиттера постоянным и не допускать превышения максимально-допустимых значений тока коллектора IК МАКС, напряжения коллектор-эмиттер UКЭ ДОП и мощности РК МАКС. При этом следует использовать построенную ранее в п. 4.2 зависимость допустимой мощности РК МАКС, рассеиваемой коллектором биполярного транзистора. Чтобы снять выходную характеристику при токе , разомкнуть перемычку П4.
Таблица 1
Снятие входных характеристик
0В
I Э, мА | ||||||||||
0,1 | 0,3 | 0,5 | ||||||||
U Эб, В Т1=+22°С | 0,055 | 0,09 | 0,105 | 0,13 | 0,16 | 0,21 | 0,23 | 0,26 | 0,28 | |
U Эб, В Т2=+ 50°С | 0,17 | 0,18 | 0,19 | 0,22 | 0,25 | 0,31 | 0,36 | 0,39 | 0,42 |
-2В
I Э, мА | ||||||||||
0,1 | 0,3 | 0,5 | ||||||||
U Эб, В Т1=+22°С | 0,05 | 0,087 | 0,1 | 0,125 | 0,15 | 0,19 | 0,22 | 0,25 | 0,27 | |
U Эб, В Т2=+ 50°С | 0,02 | 0,03 | 0,056 | 0,09 | 0,13 | 0,16 | 0,18 | 0,2 |
-10В
I Э, мА | ||||||||||
0,1 | 0,3 | 0,5 | ||||||||
U Эб, В Т1=+22°С | 0,04 | 0,075 | 0,095 | 0,12 | 0,145 | 0,18 | 0,205 | 0,22 | 0,24 | |
U Эб, В Т2=+ 50°С | 0,02 | 0,03 | 0,06 | 0,09 | 0,12 | 0,145 | 0,16 | 0,175 |
Таблицы 2
Снятие выходных характеристик
0мА –Iэ
Uкб, В | ||||||
Iк, мА Т1=+22°С | 0, | 0, | 0, | 0, | 0, | |
Iк, мА Т2=+ 50°С |
4мА
Uкб, В | ||||||
Iк, мА Т1=+22°С | 3,8 | 3,81 | 3,85 | 4,0 | 4,01 | 4,02 |
Iк, мА Т2=+ 50°С | 3,9 | 3,95 | 3,98 | 4,1 | 4,2 | 4,3 |
6мА
Uкб, В | ||||||
Iк, мА Т1=+22°С | 5,6 | 5,8 | 5,82 | 5,85 | 5,88 | 5,95 |
Iк, мА Т2=+ 50°С | 5,7 | 5,95 | 6,2 | 6,3 | 6,4 |
8А
Uкб, В | ||||||
Iк, мА Т1=+22°С | 7,5 | 7,58 | 7,62 | 7,88 | 7,93 | 7,97 |
Iэ, мА Т2=+ 50°С | 7,6 | 7,8 | 8,15 | 8,2 | 8,3 |
Коэф усиление должен лежать до 0,98!!!!!!!!!!
При снятии характеристик при в рабочем режиме () вместо перемычек П2 и П4 поставить цифровые приборы в режиме измерения тока.
4.6. Исследуемый транзистор поместить в печь, предварительно разогрев до температуры 50°С. Через 5 минут повторить пункты 4.4, 4.5.