Характеристики и параметры биполярного транзистора



Дата12.04.2022
өлшемі99,08 Kb.
#139035
Байланысты:
Электротехника ЛР4


Характеристики и параметры биполярного транзистора
Вариант 6
1. Цель работы:
1.1 Экспериментальное определение вольтамперных характеристик биполярного транзистора в схеме с общим эмиттером при нормальной и повышенной температурах;
1.2 Определение параметров транзистора.


2. Схема исследований:


3. Ход решения:



tºС




IБ (мкА)

1

2

5

10

20

40

60

80

100

120

27

UКЭ = 5В

UБЭ (мВ)

424,5

464,5

508,3

538,7

586,6

599,7

619,7

635,5

649,3

661,8

UКЭ = 0В

UБЭ (мВ)

418,7

456,3

496,0

522,6

547,3

570,7

583,9

593,1

600,1

605,8

57

UКЭ = 5В

UБЭ (мВ)

353,1

393,9

440,7

473,3

506,4

540,2

561,8

578,7

593,3

606,5





t ºС

UКЭ (В)

0.2

0.5

1

2

5

10

15

20

27

IБ = 10

IК
мА

0,501

0,503

0,505

0,510

0,526

0,551

0,576

0,602

IБ = 30

2,866

2,880

2,895

2,924

3,011

3,155

3,300

3,445

IБ = 60

8,224

8,271

8,313

8,396

8,646

9,063

9,479

9,896

IБ = 100

17,41

17,54

17,62

17,80

18,33

19,21

20,10

20,98

IБ = 120

22,58

22,77

22,89

23,12

23,80

24,95

26,10

27,25

57

IБ = 60

IК

8,227

8,293

8,335

8,418

8,669

9,086

9,503

9,920



Определение параметров транзистора


Определить параметр h11 транзистора
h11 = ΔUБЭ / ΔIБ [Ом]
11 = ((649,3 – 619,7) * 10^(-3)) / ((100-60) * 10^(-6)) = 740 Ом
Rвх = Uбэ/Iб = ((619,7* 10^(-3))/(60* 10^(-6)) = 10328.3 Ом
h22 = ΔrК / Δr КЭ = (9,479 - 8,646)/ (15-5) = 0,0833 Сим
Вычислить параметр rK = 1 / h22 [кОм].
rК = 1/ (0, 08333)= 12,00048 кОм
Определить параметр h21 при UКЭ = 5 В. ΔIБ = (100 – 60) = 40 мкА.
h21 = ΔIК / ΔIБ
h21 =((18,33- 8,646) * 10^(-3)) / (40 * 10^(-6)) = 242,1 мВ
Определить параметр h12. ΔUКЭ = 5В; ΔIБ = 100 – 60 = 40 мкА.
h12 = ΔUБЭ / ΔUКЭ
h12 = ((649,3 – 619,7) * 10^(-3)) / 5 = 0.00592 В

h-параметры

h11 (Ом)

h12 << 1

h21 >> 1

h22 (Сим)

rK (кОм)

Значение

740 Ом

0.00592

242,1

0,0833

12,00048

3. Вывод.
Было экспериментально определено вольтамперные характеристики биполярного транзистора в схеме с общим эмиттером при нормальной и повышенной температурах.
А также проведено определение параметры транзистора.


4. Контрольные вопросы:
1. Что такое «биполярный транзистор»?
Биполярный транзистор — трёхэлектродный полупроводниковый прибор, один из типов транзисторов. В полупроводниковой структуре сформированы два p-n-перехода, перенос заряда через которые осуществляется носителями двух полярностей — электронами и дырками.
2. Объясните принцип действия биполярного транзистора.
В базовом слое полупроводника возникают физико-химические процессы электронно-дырочной рекомбинации, в результате которой через базу начинает течь небольшой ток. В результате p-n-переходы открывают путь потоку носителей заряда от эмиттера к коллектору.
3. Перечислите схемы включения транзистора.
Соответственно тому, какой из электродов в схеме включения транзистора будет являться общим, различают три основные схемы включения: с общим эмиттером (ОЭ), общим коллектором (ОК) и общей базой (ОБ).
4. Назовите режимы работы транзистора и области их применения.
Основная область применения любых транзисторов — усиление слабого сигнала за счет дополнительного источника питания. По виду выполняемой функции транзисторы можно разделить на усилительные, переключательные и генераторные.
Активный режим — соответствует случаю, рассмотренному при анализе усилительных свойств транзистора. В этом режиме прямо смещённым оказывается эмиттерный переход, а на коллекторном присутствует обратное напряжение. Именно в активном режиме транзистор наилучшим образом проявляет свои усилительные свойства. Поэтому часто такой режим называют основным или нормальным.
Инверсный режим — полностью противоположен активному режиму, т.е. обратно смещённым является эмиттерный переход, а прямо смещённым — коллекторный. В таком режиме транзистор также может использоваться для усиления. На практике инверсный режим практически не используется.
Режим насыщения — оба перехода транзистора находятся под прямым смещением. В этом случае выходной ток транзистора не может управляться его входным током, т.е. усиление сигналов невозможно. Режим насыщения используется в ключевых схемах, где в задачу транзисторов входит не усиление сигналов, а замыкание/размыкание разнообразных электрических цепей.
Режим отсечки — к обоим переходам подведены обратные напряжения. Такой режим также используется в ключевых схемах. Поскольку в нем выходной ток транзистора практически равен нулю, то он советует размыканию транзисторного ключа.
5. Назовите основные статические характеристики транзистора и дайте им определение.
Статические характеристики биполярного транзистора позволяют определить его основные параметры. Статические характеристики зависят от схемы включения транзистора.
Входные характеристики биполярного транзистора в схеме с ОЭ
Для снятия входных характеристик биполярного транзистора зафиксируем напряжение на коллекторе. Зависимость тока базы от напряжения на базе и будет входной характеристикой транзистора. Входные характеристики n-p-n транзистора при нулевом напряжении на коллекторе и при напряжении на коллекторе, равным 5 В.
Входная характеристика биполярного транзистора, снятая при нулевом коллекторном напряжении, не отличается от вольтамперной характеристики полупроводникового диода, что собственно говоря и не удивительно. Характеристика определяется в основном эмиттерным переходом, так как уровень легирования области коллектора значительно меньше уровня легирования эмиттера.
При подаче на коллектор напряжения, к току эмиттерного перехода добавляется ток коллекторного перехода, и входная характеристика несколько изменяется. В основном при малых значениях напряжения Uбэ. При нулевом значении напряжения Uбэ ток Iб0 будет определяться обратным током коллектора при напряжении Uкб = Uк − Uбэ, и, соответственно, вытекать из базы n-p-n транзистора. При возрастании напряжения Uбэ к обратному току коллектора добавляется ток эмиттерного перехода, и начиная с напряжения Uбэ0 ток будет втекать в базу n-p-n транзистора.
При увеличении напряжения на коллекторе кроме смещения входной характеристики биполярного транзистора вправо, она становится более пологой. Это означает, что входное сопротивление биполярного транзистора увеличивается. Возрастание входного сопротивления вызвано расширением коллекторного перехода под воздействием запирающего напряжения Uкб, что в свою очередь приводит к уменьшению ширины базовой области транзистора.
Выходные характеристики биполярного транзистора в схеме с ОЭ
Выходные характеристики биполярного транзистора снимаются при постоянном значении тока базы. Пример семейства выходных характеристик БТ, включенного по схеме с общим эмиттером.
Начальные участки характеристик соответствуют режиму насыщения, а участки с малым наклоном — активному режиму биполярного транзистора. Переход от режима насыщения к рабочему режиму биполярного транзистора происходит при значениях |Uкэ|, превышающих |Uбэ|. Режим отсечки биполярного транзистора соответствует токам, меньшим Iб = 0.
Наклон выходных характеристик определяет выходное сопротивление транзистора в схеме с общим эмиттером. Относительно большой наклон этих характеристик связан с влиянием эффекта модуляции толщины базы. При увеличении напряжения Uкэ возрастает напряжение Uкб, что приводит к уменьшению толщины базовой области транзистора, а значит уменьшению тока базы. Для сохранения тока базы на прежнем уровне приходится увеличивать напряжение Uбэ, что приводит к росту Iк.
Выходные характеристики биполярного транзистора в схеме с ОБ
Выходные характеристики биполярного транзистора снимаются при постоянном значении тока базы. Пример семейства выходных характеристик биполярного транзистора, включенного по схеме с общей базой.
6. Дайте пояснение r-параметрам.
Параметры транзистора делятся на собственные (первичные) и Собственные параметры характеризуют свойства транзистора, независимо от схемы его включения. В качестве основных собственных параметров принимают:

  • коэффициент усиления по току α;

  • сопротивления эмиттера, коллектора и базы переменному току rэrкrб, которые представляют собой:

    • rэ — сумму сопротивлений эмиттерной области и эмиттерного перехода;

    • rк — сумму сопротивлений коллекторной области и коллекторного перехода;

    • rб — поперечное сопротивление базы.

Вторичные параметры различны для различных схем включения транзистора и, вследствие его нелинейности, справедливы только для низких частот и малых амплитуд сигналов. Для вторичных параметров предложено несколько систем параметров и соответствующих им эквивалентных схем. Основными считаются смешанные (гибридные) параметры, обозначаемые буквой «h».


7. Дайте определение h-параметрам.
При работе на малых сигналах транзистор рассматривают как линейный активный четырёхполюсник, который может быть охарактеризован при помощи z, y или h – параметров. Малым сигналом считают, если при увеличении его амплитуды на 50% измеряемый параметр (z,y или h) изменяется на малую величину согласно заданной степени точности. Обычно это изменение не должно превышать 10%. Между z, y или h – параметрами есть связи, которые описываются специальными формулами перехода, в соответствующей справочной литературе. Поскольку h-параметры получили наибольшее распространение на них и акцентируем наше внимание.
8. Какой h-параметр определяет входное сопротивление транзистора.

Входное сопротивление, h11 — сопротивление транзистора входному переменному току при коротком замыкании на выходе. Изменение входного тока является результатом изменения входного напряжения, без влияния обратной связи от выходного напряжения.
9. Какой параметр характеризует усилительные свойства транзистора.
Измерение Н-параметров, как правило, производится на низкой частоте. Они используются при расчетах низкочастотных усилителей, преимущественно первых каскадов, работающих на малых сигналах. На высокой частоте коэффициенты усиления тока становятся комплексными величинами. Усилительные свойства транзисторов на высокой частоте характеризуются модулем коэффициента усиления тока ¦а¦, ¦H21б] или ¦В¦. Частота, на которой значение ¦H21бl уменьшается на 3 дБ (около 30%) по сравнению с наш, измеренным на низкой частоте, называется предельной частотой усиления тока fa.

Достарыңызбен бөлісу:




©engime.org 2022
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет