Исследование транзистора р-n-р, включенного по схеме с общим эмиттером (Лабораторная работа № 1)

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

ИССЛЕДОВАНИЕ ТРАНЗИСТОРА р-п-р, ВКЛЮЧЕННОГО ПО СХЕМЕ

С ОБЩИМ ЭМИТТЕРОМ

1.1. Цель работы: снятие входных и выходных характеристик транзистора и определение по этим характеристикам  h-параметров транзистора, для схемы  c общим эмиттером.     I                                                                                                     

1.2. Краткие теоретические сведения

Транзистор - полупроводниковый прибор с несколькими р-п-переходами, применяемый для усиления мощности электрических сигналов. Благодаря своей управляемости, и высокой надежности, а также малым габаритам и стоимости нашел широкое применение в схемах усиления и в импульсных схемах. В соответствии с чередованием полупроводниковых слоев транзисторы разделяют на два типа: р-п-р; п-р-п. Принцип действия их один и тот же, только полярность источников питания разная. Независимо от типа средняя область транзистора называется базой (Б), а крайние -эмиттером (Э) и коллектором (К). На рис.1а,б показаны структурные схемы транзисторов, их условные обозначения и схемы подключения источников питания.

При Воздействий внешних напряжений потенциальный барьер между эмиттером и базой понижается, а между базой и коллектором увеличивается. В результате основные носители заряда эмиттерного слоя переходят в область базы, а затем в область коллектора, создавая ток коллекторного перехода. Связь между токами коллекторной и эмиттерной цепей характеризуется коэффициентом передачи тока

(1.1)

где ΔI_K, ΔI_Э – приращение коллекторного и  эмиттерного токов. В зависимости от того, какой из выводов транзистора является общим для входной и выходной цепей, различают три способа включения транзистора: с общей базой   (ОБ), с общим эмиттером (ОЭ) и с общим коллектором (ОК). Рассмотрим основные усилительные схемы на транзисторах, исходя из предположения, что работа транзистора происходит на линейных участках его характеристик. Независимо от схемы включения основными показателями транзисторного усилительного каскада являются: 1) коэффициент усиления по току:

(1.2)

где ΔI_вых, ΔI_вх – приращение выходного и входного токов;

2) коэффициент усиления по напряжению:

(1.3)

где ΔU_вых, ΔU_вх – приращение выходного и входного напряжений;

3) коэффициент усиления по мощности:                   (1.4)

4) входное сопротивление:             (1.5)                          

Наиболее часто используют схему включения с ОЭ (рис. 2), т.к. она обладает рядом преимуществ по сравнению с другими: имеет наибольшее усиление по току, напряжению, мощности, незначительное входное сопротивление.

Для записей основных показателей схемы с ОЭ воспользуемся мгновенными значениями переменных величин.

Коэффициент усиления по току:       (1.6)

где 1_к,1_б-мгновенные значения переменных составляющих токов коллектора базы;

α= 0,9 ÷ 0,99 – коэффициент передачи тока.

Коэффициент усиления по напряжению:

(1.7)

где R_n - сопротивление нагрузочного резистора.

По первому закону Кирхгофа:     (1.9)

Учитывая выражение (1.6), ток базы можно определить:                (1.10)

где R_эб  – сопротивление открытого перехода транзистора.

Принимая во внимание выражения (1.6) и (I.11), коэффициент усиления по напряжению можно записать:  

Коэффициент усиления по мощности, с учетом полученных выражений:  

Для анализа усилительных свойств транзистора пользуются семействами входных и выходных статических характеристик. Вид характеристики зависит от способа включения транзистора. Основными характеристиками транзистора, включенного по схеме с ОЭ, являются входная характеристика I_o(U_б) при U_к =const (рис. 3) и выходная характеристика I_k(U_k) при 1₆ = сonst(рис 4).

Транзистор можно представить, в виде линейного четырехполюсника, если в качестве измеряемых токов и напряжений принимать небольшие их приращения. Основные свойства транзистора в рабочем режиме оцениваются