Измерение параметров транзисторов. Биполярные транзисторы.

А. Ильин Измерение параметров транзисторов

БИПОЛЯРНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ

При проверке работоспособности биполярных транзисторов чаще всего ограничиваются измерением следующих параметров:

- статического коэффициента передачи тока базы В_ст;

- обратного тока коллектора I_КБ0;

- обратного тока эмиттера I_ЭБ0.

Типовые схемы измерения этих параметров в большинстве простых устройств показаны на Рис.1.

Назначение элементов – на Рис.1 а, б:

R1 – добавочный резистор для изменения предела измерения головки РА1;

R2 – задает ток базы проверяемого транзистора;

HL1 – предназначена для индикации пробоя транзистора.

В большинстве простых приборов В_ст определяется измерением тока коллектора при фиксированном токе базы. Точность таких приборов невысока, поскольку коэффициент передачи зависит от тока коллектора (эмиттера). Поэтому В_ст следует измерять при фиксированном токе эмиттера. Достаточно при этом измерить ток базы и судить по нему о величине параметра.

Коэффициенты передачи тока для различных схем включения связаны между собой следующим образом:

где β – коэффициент передачи тока в схеме с общим эмиттером (на низких частотах β= В_ст). Другое обозначение этого параметра – h_21Э. α – коэффициент передачи тока в схеме с общей базой, α<1.

Если взять два значения параметра α, равные 0,95 и 0,99, то при α  = 0.95 β = 19, а при увеличении значения се всего на 0,04 β = 99

Как видно из приведенного приме при незначительном увеличении т эмиттера, значение α увеличилось лее чем в 5 раз.

При простейших измерениях транзисторов, чтобы исключить влияние обратного тока коллектора I_КБ0 на результаты вычислений, применяют способ двух измерений. При двух значениях тока базы I_Б1 и I_Б2 измеряют коллекторные токи I_К1 и I_К2, после чего производят расчет по формуле:

Другая схема измерений В_ст изображена на Рис. 2.

Резистором R2 в цепи базы устанавливают ток I_Б, который равен 20…100 мкА для маломощных и 1…10 мА  мощных транзисторов. Ток контролируется прибором РА1. Коллекторный ток измеряется прибором с пределом измерения 200...500 мА.  В_ст вычисляют по формуле:

Схема прибора для определения значения В_ст транзисторов р-n-р типа на переменном токе приведена на Рис. 3.

Выходное напряжение генератора равно 1 В. Оно подается на базу измеряемого транзистора VTX. Установка режима проверяемого транзистора по постоянному току производится резистором R3. На коллектор переключателем SA1 можно подать напряжение 1,5 или 6 В, одновременно подключая различные нагрузочные резисторы R4...R8. Переключателем SA2 устанавливают режим "Калибровка" или "Измерение". В режиме "Калибровка" напряжение генератора устанавливается равным 1 В. В положении "Измерение" определяется величина переменного напряжения на резисторах R4...R8 в цепи коллектора.

В статье [6] приведена схема измерения параметра Вст (h21Э) со стабилизацией тока эмиттера (коллектора), функциональная схема измерителя приведена на рис.4. Ток эмиттера проверяемого транзистора VTX стабилизирован генератором тока GI. Напряжение коллектор-эмиттер транзистора фиксировано, поскольку равно сумме стабильных напряжений на стабилитроне VD1, эмиттерном переходе транзистора VTX и индикаторе РА1. Сильная ООС через VD1, РА1 удерживает транзистор в активном режиме, для которого справедливы соотношения:

где I_К, I_Э, I_Б – соответствующие токи транзистора.

Принципиальная схема такого измерителя В_ст приведена на рис.5. Переключателем SA1 устанавливают ток эмиттера (1 или 5 мА) и подключают шунт R1 для уменьшения чувствительности индикатора РА1. Для упрощения коммутации в цель измерения тока базы введен мост VD2...VD5. Напряжение коллектор-эмиттер определяется суммой напряжений на последовательно включенных стабилитроне VD1, двух диодах моста VD2...VD5 и эмиттерном переходе проверяемого транзистора. На транзисторах VT1, VT2 выполнен генератор стабильного тока (ГСТ). Питание от источника подается на вход ГСТ, который задает ток через проверяемый транзистор VTX. Переключатель SA2 показан на схеме в положении "n-р-n".