Цель лабораторной работы
Целью лабораторной работы является закрепление теоретических знаний о физических принципах работы и определяемых ими характеристиках биполярных транзисторов путем экспериментального исследования их с помощью измерительных средств виртуальной электронной лаборатории на персональном компьютере на базе программы Elecrtronics Workbench.
Задачи лабораторной работы
1. Освоение методов экспериментального исследования с помощью измерительных средств виртуальной электронной лаборатории на персональном компьютере на базе программы Elecrtronics Workbench характеристик и параметров биполярных транзисторов.
2. Снятие входной характеристики транзистора Iэ = f(Uэб).
3. Снятие выходной характеристики транзистора Iэ = f(Uкб).
4. Определение коэффициента передачи транзистора по постоянному току.
Результаты экспериментов
Эксперимент 1. Построение входной статической вольтамперной характеристики биполярного транзистора.
Табл. 1.
| E2, В | Измерения | ||||||||||
| E1, В | 0,1 | 0,2 | 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,6 | 0,7 | 0,8 | 0,9 | ||
| Iэ, мА U, B | 0.000 0.000 | 99.01 99.01 | 198.0 198.0 | 297.0 297.0 | 396.1 396.0 | 497.4 495.0 | 699.3 593.0 | 671.8 | 709.9 | 731.1 | |
| E1, В | 0,1 | 0,2 | 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,6 | 0,7 | 0,8 | 0,9 | ||
| Iэ, мА U, B | 0,000 0.000 | 99.01 99.01 | 198.0 198.0 | 298.0 297.0 | 396.1 396.0 | 497.4 495.0 | 704.3 593.0 | 2,877 671.2 | 9,108 708.9 | 730.0 | |
| E1, В | 0,1 | 0,2 | 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,6 | 0,7 | 0,8 | 0,9 | ||
| Iэ, мА U, В | 0,000 0.000 | 99.01 99.01 | 198.0 198.0 | 297.0 297.0 | 396.1 396.0 | 497.7 495.0 | 709.4 592.9 | 670.7 | 708.0 | 728.9 |
График зависимости тока эмиттера от напряжения эмиттер - база
1 – E2 = 0B 2 – E2 = 5B 3 – E2 = 10B
Эксперимент 2. Построение выходной статической вольтамперной характеристики биполярного транзистора.
Табл. 2.
| Iэ, мА | Измерения | ||||||||||
| E2, В | |||||||||||
| Iк, мА | 8,013 | 8,038 | 8,063 | 8,088 | 8,113 | 8,137 | 8,160 | 8,183 | 8,206 | 8,229 | |
| E2, В | |||||||||||
| Iк, мА | 14,35 | 14,40 | 14,46 | 14,51 | 14,56 | 14,62 | 14,67 | 14,72 | 14,77 | 14,82 | |
| E2, В | |||||||||||
| Iк, мА | 20,14 | 20,21 | 20,29 | 20,36 | 20,44 | 20,51 | 20,59 | 20,66 | 20,73 | 20,80 |
График зависимости тока коллектора от напряжения коллектор – база.
1: J1 = 10 2: J1 = 20 3: J1 = 30
Эксперимент 3. Определение статического коэффициента передачи транзистора по постоянному току.
Табл. 3.
| Е1, В | Е2, В | Iк, мА | Iэ, мА | Uкб, В | α |
| 29,44 | 25,49 | 5,000 | 0,865 | ||
| 211,2 | 210,7 | 5,000 | 0,997 | ||
| 394,7 | 399,6 | 5,000 | 1,012 | ||
| 25,61 | 34,57 | 10,00 | 1,349 | ||
| 210,9 | 216,6 | 10,00 | 1,027 | ||
| 399,8 | 400,5 | 10,00 | 1,001 |
Контрольные вопросы
Принцип действия транзистора.
Биполярным транзистором называется электропреобразовательный полупроводниковый прибор, имеющий в своей структуре два взаимодействующих p-n- перехода и три внешних вывода, и предназначенный, в частности, для усиления электрических сигналов. Термин «биполярный» подчеркивает тот факт, что принцип работы прибора основан на взаимодействии с электрическим полем частиц, имеющих как положительный, так и отрицательный заряд – дырок и 
электронов.
Структура транзистора, приведенная на данном рисунке
называется n-p-n- структурой.
Перечислите режимы работы транзистора.
- Активный режим – соответствует открытое состояние эмиттера при закрытом коллекторе.
- Инверсный режим – соответствует открытое состояние коллектора при закрытом эмиттере.
- Режим насыщения – когда оба перехода открыты.
- Режим отсечки – когда оба перехода закрыты.
Какие схемы включения транзисторов Вы знаете?
а. С общей базой. б. С общим эмиттером в. С общим коллектором.
Назовите характеристики транзистора.
Транзистор в электрических схемах используется в качестве четырехполюсника, характеризующегося четырьмя величинами: входным и выходным напряжениями и входным и выходным токами. Функциональные зависимости между этими величинами называются статическими характеристиками транзистора снятыми при постоянном токе и отсутствии нагрузки в выходной цепи.
Назовите параметры транзистора.
Параметры транзисторов являются величинами, характеризующими их свойства. С помощью параметров можно сравнивать качество транзисторов, решать задачи, связанные с применением транзисторов в различных схемах и рассчитывать эти схемы.
Все параметры транзисторов делятся на две группы:
1 – собственные (первичные): параметры, характеризующие свойства самого транзистора независимо от схемы его включения. В качестве этих параметров принимают: коэффициенты усиления (передачи) эмиттерного тока и тока базы, а также сопротивления эмиттера, коллектора и базы переменному току.
2 – вторичные: параметры, в отличие от первичных, для различных схем имеют различные показания.
Почему происходит усиление тока в биполярном транзисторе в схеме с ОЭ?
Нарисовать входную ВАХ транзистора.
Нарисовать семейство выходных ВАХ транзистора, объяснить, в чем их отличие.
Iб Iк
Uбэ Uкэ
Слева – входная ВАХ транзистора.
Справа – выходные ВАХ транзистора.
Что такое коэффициенты передачи по току в схемах с ОБ и ОЭ, как они взаимосвязаны?
Альфа – коэффициент передачи тока эмиттера, являющийся основным параметром транзистора. При нормальных токах может иметь значения от 0.950 до 0.998.
Бета – коэффициент передачи тока базы, составляет несколько десятков, в основном от 15 до 40.
Незначительные изменения А приводят к большим изменениям Б. Коэффициент Б,так же как и А, относится к важным параметрам транзистора. Если известен Б, то можно определить А по формуле:
Следует заметить, что коэффициент А не является строго постоянным. Он зависит от режима работы транзистора, в частности от тока эмиттера. При малых и больших токах А уменьшается, а при некотором среднем значении тока достигает максимума. В пределах рабочих значений тока эмиттера, А изменяется сравнительно мало.
Коэффициент Б изменяется в зависимости от режима работы транзистора гораздо больше, нежели коэффициент А. При некотором среднем значении тока эмиттера коэффициент Б максимален, а при меньших и больших токах он снижается, причем иногда в несколько раз.
Вывод
В ходе проведения работы мы освоили методы экспериментального исследования с помощью измерительных средств виртуальной электронной лаборатории на персональном компьютере, на базе программы Electronics Workbench.
Построили данную нам электрическую схему, в ходе экспериментов снимали различные показания приборов, по которым на графически указывали входные и выходные Вольт Амперные Характеристики транзистора. Также определяли коэффициент передачи транзистора по постоянному току.
Из курса теоретических сведений мы узнали о режимах подключения и работы биполярного транзистора, какую зависимость по отношению друг к другу имеют коэффициенты передачи тока базы и эмиттера и как именно происходит усиление передаваемого сигнала. Получили общие представления о работе и необходимости применения биполярного транзистора.
Преподаватель:
______________________________
______________________________
«___»_____________20___г.
