Исследование характеристик и параметров биполярного транзистора: Методические указания к выполнению лабораторной работы, страница 2

Коэффициент усиления по току транзистора с общим эмиттером связан с коэффициентом усиления по току транзистора с общей базой отношением:

К_Iэ= К_Iб/(1- К_Iб)=I_k/I_б= αI_Э/ (1- αI_Э)                                                         (7)

В данной лабораторной работе проводится исследование характеристик и параметров транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером.

Входной характеристикой транзистора называется график зависимости тока базы I_б от напряжения на базе U_б при условии постоянства напряжения на коллекторе U_к. Каждому значению U_к соответствует своя входная характеристика:

I_б=f(U_б)_Uк=const.                                                                                       (8)

Выходной характеристикой называется график зависимости тока в коллекторной цепи от напряжения на коллекторе при условии постоянства тока базы:

I_к=f(U_к)_Iб=const.                                                                                        (9)

Включение транзистора по схеме с общим эмиттером является наиболее принятым, так как при таком включении коэффициенты усиления по напряжению K_U и по току b больше единицы. Коэффициент усиления по напряжению K_U определяется по формуле:

  при I_б=const                                       (10)

Рис.5 – Типовые характеристики транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером: входная (слева) и выходная (справа)

Коэффициент усиления по току b определяется по формуле:

 при U_k=const                                  (11)

где    ∆- означает приращение соответствующей величины I или U.

Входной характеристикой транзистора называется график зависимости тока базы I_б от напряжения на базе U_б при условии постоянства напряжения на коллекторе U_к. Каждому значению U_к соответствует своя входная характеристика:

                                                                                      (12)

Выходной характеристикой называется график зависимости тока в коллекторной цепи I_к от напряжения на коллекторе U_k при условии постоянства тока базы I_б:

                                                                                       (13)

Из выходных характеристик можно определить входное сопротивление транзистора R_вх. Входное сопротивление определяется по формуле:

                                                                (14)

Из выходных характеристик можно определить выходное                          сопротивление транзистора 

Из выходных характеристик можно определить выходное сопротивление транзистора R_вых.  Оно определяется по формуле:

                                                                                  (15)

ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ТРУДА

1. Категорически запрещается включение установки без проверки ее преподавателем или лаборантом.

2. В случае возможных отклонений от нормального режима работы приборов немедленно отключить установку и сообщить об этом преподавателю или лаборанту.

3. Установка - стенд ЭС-4 промышленного изготовления выполнена с учетом требований безопасности труда. Максимальное напряжение на открытых электродах схемы 12 В. Установка подключается к электрической сети напряжением 220 В, при подключении будьте осторожны, напряжение 220 В опасно для жизни.

4. После проведения работы установка должна быть обесточена.

МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

В соответствии с целью работы в статическом режиме снимаются входные характеристики I_б = f(U_б) при 3-х значениях U_к, выходные характеристики I_к = f(U_к)  при 3-х значениях I_б и на основе построенных зависимостей графически определяются Rвх, Rвых, β и К_U.

Возможность графического определения Rвх, Rвых, β и Кн следует из формул (1-4). Необходимо отметить, что приращения тока и напряжения определяются для линейных участков характеристик, так как в пределах линейных участков входных и выходных характеристик Rвх, Rвых, β и Кн оказываются постоянными.

Описание установки  и правила работы с ней.

Установка для исследования характеристик транзистора оформлена в виде стенда типа ЭС-4. Стенд представляет собой металлическую переднюю панель, которая крепится к корпусу.  На передней панели расположены основные узлы принципиальной схемы (рис.5).

Рис.5- Схема установки ЭС-4

Прибор ИП-1 служит для измерения тока базы. Резисторы R₂ и R₉ служат для выбора рабочей точки транзистора. Резисторы R₃  и R ₄ включены в цепь коллектора и с помощью тумблеров В₃ и В₄ можно менять сопротивление в цепи коллектора от 0 до 3 КОм. Резисторы R₅, R₇, R₁₀ включены в сеть эмиттера. Величина сопротивления в цепи эмиттера подбирается с помощью тумблеров В₆, В₉ и В₁₁ и изменяется от 0 до 3 КОм. Регулировка напряжения входного сигнала осуществляется потенциометром R₁₂. Прибор  ИП-2 служит для измерения величины тока коллектора, ИП-3 – для измерения напряжения источника питания, которое можно регулировать с помощью резистора R₁, ИП-4 – для измерения напряжения на базовом электроде транзистора.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Работа проводится на установке, описание которой и схема приведены в разделе «Методика эксперимента». Установка включает в себя стенд ЭС-4 и два выносных прибора микроамперметр ИП-1 и вольтметр ИП-4.

После прочтения методического руководства проверьте схему установки, подключение стенда к заземлению, убедитесь в исправности и получите разрешение на подключение установки.

1.  Подключите шнур питания установки к сети переменного тока.

2.  Тумблером «Сеть» включите стенд, при этом загорается лампочка сигнализации.

3.  Установите тумблер В₁₂ в положение «U_вх».  Тумблера В₁, В₃, В₄, В_6, В₉, В₁₁ установите в положение «Вкл», тумблера В₂ и В₅ разомкнуть.

4.  Определите и запишите цену деления каждого прибора.

5.  При снятии входных характеристик с помощью потенциометра R₁₁ устанавливают напряжение в цепи коллектора равное 0В. Далее с помощью R₁₂ устанавливаются определенные значения напряжения на базе транзистора. Напряжение U₆ и соответствующее им значение тока базы  при фиксированном значении U_k заносятся в таблицу 1.

               Таблица 1- Результаты измерений

Входные характеристики						Выходные характеристики
Uk=0B		Uk= -5B		Uk= -10B		Iб=0А		Iб=		Iб=
Uб	Iб	Uб	Iб	Uб	Iб	Uk	Ik	Uk	Ik	Uk	Ik

После снятия первой зависимости I_б=f(U_б) изменяют U_k и измерения повторяют в той же последовательности. Всего снимается 3 зависимости при  U_k=0B, U_k= -5B, U_k= -10B.