1.4. Контрольные вопросы

1) Из каких основных элементов состоит выпрямитель, и каково назначение каждого из них?

2) На чем основана работа вентильной группы?

3) На чем основан принцип работы сглаживающих фильтров и какова область применения RC- и LC-фильтров?

Лабораторная работа 4

ИССЛЕДОВАНИЕ ТРАНЗИСТОРОВ

Ц е л ь р а б о т ы: исследовать характеристики биполярных и полевых транзисторов.

4.1. Основные теоретические положения

Транзистор – полупроводниковый элемент с тремя электродами, который служит для усиления или переключения сигналов. По принципу действия различают биполярные и полевые транзисторы. В биполярном используются заряды обеих полярностей, а в полевом – только одной полярности.

При подключении транзистора один из электродов относится к входной цепи, другой – к выходной, а третий общий, относительно входной и выходной цепей. В зависимости от того, какой электрод общий, получают три схемы включения транзистора: с общей базой (ОБ), общим эмиттером (ОЭ) и общим коллектором (ОК). Для полного описания транзистора требуется два семейства статических характеристик – входные и выходные. Статической характеристикой принято называть связь постоянных значений напряжений и токов на внешних зажимах (электродах) полупроводникового элемента.

Рассмотрим схему включения транзистора с ОЭ. Для переменных сигналов с малой амплитудой связь между входными (U_бэ, I_б) и выходными (U_кэ, I_к) напряжениями и токами транзистора, как активного линейного четырехполюсника, описывается в виде системы уравнений с h-параметрами:

U_бэ = h₁₁ I_б + h₁₂ U_кэ; I_к = h₂₁ I_б + h₂₂ U_кэ. (5)

Значения h-параметров транзистора, зависящих от схемы его включения, можно определить построением характеристических треугольников в данной рабочей точке на статических входных и выходных характеристиках транзистора. По семейству выходных характеристик транзистора для схемы ОЭ определяются параметры h_22э и h_21э. Гипотенуза треугольников АВС и АВ'С' (рис. 12, а) является касательной к выходной характеристике в точке А.

Выходная проводимость

h_22э = I_к2 /U_кэ = (C'B' + CB) / BB' при I_б = const, (6)

коэффициент усиления тока

h_21э =  = I_к1 /I_б = AF / (I_б3 – I_б2) при U_кэ = const. (7)

Рис. 12. Характеристики биполярного транзистора

По входным характеристикам транзистора для схемы с ОЭ (рис. 12, б) определяем параметры h_11э и h_12э. Для этого точку А перенесем на входную характеристику и построим характеристический треугольник ADE (DE – касательная к входной характеристике).

Входное сопротивление

h_11э = U_бэ /I_б = AЕ / DA при U_кэ = const. (8)

Коэффициент обратной связи по напряжению

h_12э = U_бэ /U_кэ = AE / (U_кэ2 – U_кэ1) при I_б = const. (9)

В отличие от биполярных, полевые транзисторы управляются электрическим полем, т.е. практически без затраты мощности управляющего сигнала.

Рис. 13. Характеристики полевого транзистора

Управляющим электродом в полевом транзисторе является затвор. Он позволяет управлять величиной сопротивления между стоком и истоком.

Основными параметрами полевых транзисторов являются дифферен-циальное сопротивление стока R_с на участке насыщения выходной (стоковой) характеристики (рис. 13, а) и крутизнаS характеристики передачи (рис. 13, б):

R_с = dU_си / dI_с при U_зи = const; (10)

S = dI_с / dU_зи при U_си = const. (11)