Узбекское агентство связи и информатизации

Лабораторная работа № 5


Исследование статических ВАХ БТ в схеме включения с ОЭ

Цель работы: Исследовать основные статические характеристики и параметры биполярных транзисторов в схеме включения с ОЭ, познакомиться с методикой измерения характеристик и обработкой экспериментальных данных.

1. Подготовка к лабораторной работе:

Статическими характеристиками транзистора называются связи между токами и напряжениями, представленные в графической форме. В схеме с общим эмиттером в качестве независимых переменных выбирают ток базы I_Б и напряжение коллектор-эмиттер U_КЭ, тогда:

(5.1)

В графической форме функции двух переменных изображают в виде семейств характеристик.

Семейство входных характеристик БТ показано на рис. 5.1. а, а семейство выходных характеристик – на рис. 5.1. б.

Рис. 5.1. Семейство входных (а) и выходных (б) характеристик БТ

в схеме с ОЭ.
Каждая из характеристик представляется зависимостью
, при (5.2)
, при (5.3)
При работе с сигналами малой амплитуды I_Бm , U_БЭm , I_Km , U_КЭm нелинейные зависимости (5.1–5.3) в окрестности произвольной рабочей точки, задаваемой значениями I_Б (0) и U_БЭ (0), могут быть линеаризированы, например с использованием h- параметров транзистора:
(5.4)
где , при
, при
, при (5.5)
, при
h - параметры в соответствии с формулами (4.5) можно определить с помощью семейств характеристик (h_11Э и h_12Э - по семейству входных, а h_21Э и h_22Э - по семейству выходных характеристик).
В практических расчетах часто используется и кусочно-линейная аппроксимация статических характеристик БТ см. рис.5.2.



а) б)

Рис. 5.2. Кусочно-линейная аппроксимация входного (а) и выходного (б) статических характеристик БТ.

Для аппроксимированных входных характеристик имеем


(5.6)

а для выходных

(5.7)

В формулах 5.6 и 5.7

U_ПОР - пороговое напряжение эмиттерного перехода,
- усредненное входное сопротивление транзистора ( ),
- выходное сопротивление транзистора в режиме насыщения (в начальной области).
, при и (5.8)
- усредненное выходное сопротивление транзистора в активном режиме.
при и 5.9)

2. Задание на выполнение лабораторной работы:

2.1. Провести подготовку к эксперименту:

Ознакомиться со структурой и предельными параметрами транзистора, данные транзистора занести в протокол; заготовить таблицы для измерений.
Таблица 5.1
Входные и управляющие характеристики

ЕБ	В
UБЭ	В
IБ	мкА
IK	мА

Таблица 5.2
Выходные характеристики транзистора

IБ, мкА
	UКЭ	В
	IK	мА
	UКЭ	В
	IK	мА
	UКЭ	В
	IK	мА
и т.д.

Собрать схему для измерений (рис. 5.2), схема цоколевки транзистора представлена на рис. 5.3. Сопротивление резистора R₁= (5–10 ) кOм и R₂= (510–1000 ) Oм.

Рис. 5.2. Схема измерения семейства статических характеристик БТ
в схеме с ОЭ.

Рис. 5.3. Схема цоколевки измеряемого образца.

2.2. Снять входную и управляющие характеристики транзистора при постоянном напряжении U_КЭ = 5 В. Результаты измерений и расчетов занести в табл. 5.1.

2.3. Снять семейство выходных характеристик:

Семейство выходных характеристик снимать начиная от тока базы I_Б =0мкА и далее с шагом 50 мкА. Ток коллектора при этом не должен превышать допустимого значения; шаг изменения напряжения U_КЭ должен быть выбран так, чтобы в активном режиме (U_КЭ>U_БЭ) снять 3-5 точек и в режиме насыщения (U_КЭ<U_БЭ) - 2-3 точки.

3. Обработка результатов эксперимента:

3.1. Построить на графиках входную и управляющую характеристики, а также семейство выходных характеристик.

В точке U_КЭ =5 В, I_Б =100мкА определить параметры транзистора
, ,
3.2. Построить выходную характеристику при токе базы, равном 100 мкА. Провести ее линейно-кусочную аппроксимацию и определить U_КЭ.НАС , I_К.НАС, r_К.НАС , r_К..

4. Содержание отчета:

1. схемы измерений;

2. таблицы и графики снятых зависимостей;
3. результаты расчетов.

5. Контрольные вопросы.

1. Поясните принцип работы БТ в схеме включения с ОЭ, функции эмиттерного и коллекторного р-n перехода, области базы.

2. Назовите составляющие тока эмиттера и укажите его направление в транзисторах n-p-n и p-n-p.
3. Назовите составляющие тока базы и укажите его направление в транзисторах n-p-n и p-n-p.
4. Что такое токи I_КБ0 и I_КЭ0 ? Движением каких носителей они определяются?
5. Укажите на семейство выходных характеристик БТ в схеме ОБ активную область, области отсечки и насыщения.
6. Нарисуйте идеализированную электрическую модель БТ и объясните физическую смысл его параметров.
7. Что такое инверсный режим БТ ?