Исследование транзисторных ключей. Экспериментальное исследоваие переходных процессов, происходящих в транзисторном ключе

Санкт-Петербургский Государственный Политехнический Университет

Факультет Технической Кибернетики

Кафедра Автоматики и Вычислительной Техники

Отчет

по лабораторной работе №4

Исследование транзисторных ключей

Электроника

Работу выполнил: группа 2081/1

Преподаватель:

Подпись:___________________

Санкт-Петербург

2009

1. Цель работы:

Экспериментально исследовать переходные процессы, происходящие в транзисторном ключе

2. Исходные данные:

Транзистор МП-25

E₀ = 15 B

E_см = 5 В

I_кн (ток коллектора насыщения) = 30 мА

S (коэффициент насыщения) = 4

Е_вх (входной сигнал) = 10 В

t_и (длительность импульса) = 10 мкс

R_c = 1,0 кОм

Параметры транзистора:

β (статический коэффициент усиления по току) = 12

I_k0 (тепловой ток) = 15 мкА

f_α (граничная частота транзистора) = 1,5МГц

3. Схемы, исследуемые в работе:

Рис 1: Схема ключа с общим эмиттером

4. Выполнение работы:

Расчет параметров транзисторного ключа:

1) R_б <= E_см/I_{k0 max} = 5/500*10^-6 = 10 кОм

2) R_к = E₀/I_кн = 15/30*10^-3 = 500 Ом

I_б1 (базовый ток) = S*I_кн/β = 4*30*10^-3/17,5 = 6,86 мА

3) R = E_вх/(I_б1 + Е_см/R_б) – R_с = 10/(6,86*10^-3 + 5/10000) – 1000 = 358,7 Ом (370 Ом)

4) τ_σ =  β/2*π*f_α = 17,5/(2*3,14*600) = 4,6 мкс

t_ф = τ_σ*ln(I_б1/(I_б1 – 0,9*I_кн/ β)) = 1,16 мкс

I_б2 = E_см/R_б = 5/10000 = 0,5 мА

t_сп == τ_σ*ln((I_б2 + I_кн/β)/(I_б2 + 0,1*I_кн/β)) = 5,16 мкс

5) t_и =10 мкс; τ_н= τ_σ=4,6 мкс; 3τ_н = 13,8 мкс

t_и < 3τ_н

t_расс = τ_σ*ln((I_б1 *(1-exp(-t_и / τ_н ))+ I_б2)/(I_кн/β + I_б2)) = 4,88 мкс

6) d = I_б2/I_б1 = 0,09

C= τ_σ /R(1 + dR/(R + R_c)) = 4.6*10^-6/358,7*(1 + 0,006*358,7/(358,7 + 1000)) = 11,4 нФ

7) при наличии С:

τ_σ = С*R*R_б/(R + R_с) = 3 мкс         t_ф =  0,765 мкс          t_сп = 3,3 мкс              t_расс = 3,18 мкс

5. Экспериментальные и теоретические зависимости.

5.1. Измерение t_ф, t_сп, t_расс при отсутствии форсирующей емкости:

Экспериментально полученные данные:

Временные диаграммы E_вх, U_кэ, U_бэ представлены на рисунке 1.

5.2. Зависимости t_ф, t_сп, t_расс от t_и.

Экспериментальные зависимостиt_ф, t_сп, t_расс от t_и представлены в таблице 1.

Теоретические зависимости t_ф, t_сп, t_расс от t_и выражаются формулами:

Рис. 2. зависимость t_ф  от длительности импульса            Рис. 3. зависимость t_спот длительности импульса

Рис. 4. зависимость t_расс от длительности импульса

Здесь и далее, «□» - теоретическая зависимость, «Δ» - экспериментальная зависимость.

5.3. Зависимости t_ф, t_сп, t_расс от I_б1.

I_б1 = E_вх/(R_с+R)-(E_см/R_б) (регулируется резистором Rб)

Таблица 2. Зависимость tф, tсп, tрасс от Iб1.

Рис. 5. Зависимости t_ф от I_б1                                                      Рис. 6. Зависимости t_сп от I_б1

Рис. 7. Зависимости t_расс от I_б1

5.4. Зависимости t_ф, t_сп, t_расс от I_б2.

I_б2  E_см/R_б (регулируется резистором Rб)

            Таблица 3. Зависимость tф, tсп, tрасс от Iб2.