Биполярный транзистор в схеме с общим эмиттером

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ОТЧЕТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ Биполярный транзистор в схеме с общим эмиттером Группа: 33 422/1.

Студент: Скробов Леонид Артемьевич

1. Цель работы и краткая программа измерений Целью данной работы является ознакомление с принципом измерения вольтамперных характеристик биполярного транзистора, с методами получения параметров транзистора по снятым характеристикам, с принципами и особенностями работы БТ, включенного по схеме ОЭ.

В процессе работы будут проведены измерения зависимости выходного тока (I_к) от выходного напряжения (U_кэ), при различных фиксированных входных токах (I_б), и построено по ним семейство выходных ВАХ.

Так же будет построено семейство входных ВАХ — зависимость входного тока (I_б) от входного напряжения (U_бэ), при различных фиксированных выходных напряжениях.

Построено семейство характеристик прямой передачи тока: I_к = f (I_б), при U_кэ = const.

Построено семейство характеристик обратной связи по напряжению при помощи семейства входных характеристик: U_бэ = f (U_кэ), при I_б = const.

Определены по характеристикам h — параметры, в зависимости от режима работы. А так же построены характеристики: h_11э = f (I_б), при U_кэ = const; h_12Э = f (U_кэ), при I_б = const; h_21Э = f (I_б), при U_кэ = const.

2. Схема измерительной цепи Рис. 1

G1 — источник питания 1−15 В; R1 — потенциометр 0−100 Ом;

G2 — источник питания 1−50 В; R1 — потенциометр 0−1 кОм;

PA1, PA2 — цифровые амперметры; R3 — резистор 1 кОм;

PV1, PV2 — цифровые вольтметры. VT — исследуемый транзистор;

Предельно допустимые значения токов, напряжений и мощностей в цепях отдельных электродов прибора.

U_{СИ МАКС} = 10 В; P _МАКС = 0.12 Вт;

I_С МАКС = 6.6 мА; I_{ЗИ МАКС} = 10 мА;

3. Контрольные вопросы (методическая справка) Особенностью работы БТ в режиме общего эмиттера являются большие коэффициенты усиления как по току, так и по напряжению. Важной особенностью такого включения является инвертирование фазы выходного сигнала на 180 градусов. Важной особенностью каскада с общим эмиттером, который следует отнести к его недостаткам, является низкое входное сопротивление и высокое входное.

Биполярный транзистор в схемотехнических приложениях представляют как четырехполюсник и рассчитывают его параметры для такой схемы. Для транзистора как четырехполюсника характерны два значения тока I1 и I2 и два значения напряжения U1 и U2

Рис. 2

При измерении системы h-параметров, для удобства расчета, выбираются режим короткого замыкания на выходе (U₂=0) и режим холостого хода на входе (I₁=0).

Таким образом, для расчета системы в качестве входных параметров выступают I₁ и U₂, а рассчитываются I₂ U₁:

Коэффициенты в уравнении имеют напрямую зависят от схемы включения, так как для разных схем включения величины I₁, U₁, I₂, U₂ — оказываются неодинаковы.

Связь h-параметров для схем с общей базой и общим эмиттером приведена ниже:

Таблица 1

Параметр h21 — это усиление по току. Для ОБ усиление близко к 1, но всегда меньше ее, так как сигнал поступает на вход эмиттера, однако в случае с ОЭ — источник сигнала подключается к базе, а через транзистор протекает большой ток э-к.

4. Необходимые расчеты Снятые данные:

Таблица 2

Рис. 3 Выходная ВАХ:

Рис. 4 Входная ВАХ:

Рис. 5 Семейство передаточных характеристик тока: I_к=f (I_б), при U_кэ = const.

Рис. 6 Семейство характеристик обратной связи.

Определение h-параметров.

Независимо от схемы включения транзистора:

Значения коэффициентов в уравнении для h-параметров имеют следующий вид:

— входное сопротивление при коротком замыкании на выходе;

— выходная проводимость при холостом ходе во входной цепи;

— коэффициент обратной связи при холостом ходе во входной цепи;

— коэффициент передачи тока при коротком замыкании на выходе.

Частная производная определяет зависимость входного падения напряжения от входного тока при постоянном выходном напряжении u₂; этот параметр называется входным сопротивлением и обозначается h₁₁.

h₁₁ = dUкэ = const

Частная производная определяет зависимость входного напряжения от выходного напряжения при постоянном входном токе i₁; этот параметр безразмерный, он называется коэффициентом обратной связи и обозначается h₁₂.

h₁₂ = dI_б =const

Частная производная определяет зависимость выходного тока от входного при постоянном выходном напряжении u₂. Этот параметр безразмерный, он называется коэффициентом передачи тока и обозначается h₂₁.

h₂₁ = dU_кэ = const

Частная производная определяет зависимость выходного тока от выходного напряжения при постоянном входном токе. Этот параметр имеет размерность проводимости, называется выходной проводимостью транзистора и обозначается h₂₂.

h₂₂ = dI_б= const

Таблица 3

Рис. 7

Таблица 4

Рис. 8

Таблица 5

Рис. 9

транзистор ток эмиттер вольтамперный

Выводы Полученные измерения позволили провести достаточно полные расчеты характеристик транзистора. Получив входную характеристику, можно наблюдать пересечение характеристиками при U_кэ оси абсцисс не в нулевой точке. Это можно объяснить так. Когда напряжение на коллекторе равно нулю, при нулевом токе базы в транзисторе установившееся равновесие все токи взаимноскомпенсированы, и суммарного тока нет. Однако когда мы подаем на коллектор напряжение при нулевом напряжении на базе, то в цепи базы будет существовать неуправляемый ток коллектора, обусловленный не идеальностью процесса запирания обратносмещенного перехода коллектора. При подаче напряжения база-эмиттер эмиттерный переход начинает открываться и инжектировать в базу неосновные для нее заряды, появляется положительная составляющая тока базы, называемая током рекомбинационных потерь базы. Дальнейшее увеличение напряжения коллектор-эмиттер к незначительно смещает характеристики вправо, так как при увеличении напряжения коллектор-эмиттер, за счет модуляции базы (уменьшения ее линейных размеров) уменьшается рекомбинационный ток базы. Увеличивается коэффициент передачи тока (в схеме с общей базой) и ток базы стремится к неуправляемому току коллектора, при стремлении коэффициента усиления к 1).

Наблюдаемое схлестывание входных характеристик вероятнее все го происходит по причине влияния температуры на эмиттерный барьер и его уменьшение вследствие нагрева. Следовательно увеличению инжектируемых в базу носителей и увеличению тока базы. К тому же надо обратить внимание на то что входные характеристики располагаются чрезвычайно плотно, поэтому даже незначительное изменение ширины потенциального барьера, может привести к заметному росту тока базы.