ОЕ 2014

Таблиця 2.6. Зворотна гілка ВАХ стабілітрона Д814Б

7. За даними вимірів (табл. 2.1–2.6) побудуйте графіки вольт-

амперних характеристик досліджуваних стабілітронів. 8. Зробіть висновки по роботі, оформіть звіт.

Вимоги до звіту з лабораторної роботи

Звіт (протокол) з лабораторної роботи повинен містити: мету роботи,

відповіді на контрольні запитання, схему експериментальної установки,

порядок виконання роботи з необхідними таблицями, графіки ВАХ стабі-

літронів КС133А, КС147А, Д814Б, висновки по роботі.

21

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 3 ДОСЛІДЖЕННЯ ВОЛЬТ-АМПЕРНИХ ХАРАКТЕРИСТИК БІПОЛЯ-

РНИХ ТРАНЗИСТОРІВ У СХЕМІ ЗІ СПІЛЬНИМ ЕМІТЕРОМ

Мета роботи: вивчити та експериментально дослідити вольт-амперні ха-

рактеристики (ВАХ) біполярного транзистора, увімкненого по схемі зі спі-

льним емітером.

Рекомендована література: [2–4, 12–15].

Короткі теоретичні відомості

Біполярний транзистор – це напівпровідниковий прилад з двома взаємодіючими переходами і трьома або більше виводами, підсилювальні властивості якого обумовлюються явищами інжекції і екстракції неоснов-

них носіїв заряду.

Принцип дії та основні режими роботи. Особливість біполярного транзистора полягає в тому, що між його електронно-дірковими перехода-

ми існує взаємодія – струм одного з переходів може керувати струмом ін-

шого. Таке керування можливе, тому що носії заряду, інжектовані через один з електронно-діркових переходів, можуть дійти до іншого переходу,

що знаходиться під зворотною напругою, і змінити його струм.

Залежно від порядку розташування областей розрізняють p-n-p- і n-p- n-транзистори. Спрощені структури p-n-p і n-p-n транзисторів і їх умовні графічні зображення наведені на рис. 3.1.

22

4)інверсний режим – колекторний відкритий, а емітерний закритий.

Урежимі відсічення і режимі насичення керування транзистором майже відсутнє. В активному режимі таке керування здійснюється най-

більш ефективно, причому транзистор може виконувати функції активного елемента електричної схеми (підсилення, генерування, переключення і т.

п.).

Схеми увімкнення біполярного транзистора. При увімкненні тран-

зистора в схему один з його електродів вважається вхідним, другий – вихі-

дним, а третій – спільним. На вхідний і вихідний електроди транзистора подаються від зовнішніх джерел напруги, відраховані відносно спільного електрода.

Залежно від того, який електрод є спільним для вхідного і вихідного кіл, розрізняють три схеми увімкнення біполярного транзистора: схема зі спільною базою (СБ), схема зі спільним емітером (СЕ), схема зі спільним колектором (СК).

У схемі зі спільним емітером (СЕ) (рис. 3.2) вхідним електродом є база, а вихідним – колектор.

Рис. 3.2. Транзистор n-p-n-типу, увімкнений по схемі зі спільним емітером При схемі підключення біполярного транзистора зі спільним еміте-

ром (СЕ) вхідний сигнал подається на базу, а знімається з колектора. Схе-

24

ма забезпечує в нормальному режимі підсилення як за напругою і потужні-

стю, так і за струмом, тому що вхідний струм бази набагато менший за ви-

хідний струм колектора. Оскільки біполярний транзистор керується вхід-

ним струмом, то зі збільшенням Іб зростає концентрація основних носіїв,

які надходять від джерела вхідного струму в базу (електронів для р-n-р і

дірок для n-р-n транзисторів). Цим досягається пряме зміщення емітерного переходу. Починається інжекція неосновних носіїв із емітера в базу, кон-

центрація яких значно переважає концентрацію основних носіїв, які на-

дійшли, через більш високий рівень легування емітера відносно бази. Бі-

льша кількість неосновних носіїв, дифундуючи через базу, досягне колек-

торного переходу, який перебуває під зворотним зміщенням і екстрагує їх із бази, створюючи струм Ік.

Проте при такій схемі нелінійні спотворення сигналу значно більші.

Крім того, при даній схемі підключення, на характеристики підсилювача значно впливають зовнішні чинники, такі як напруга живлення, або темпе-

ратура довкілля. Зазвичай для компенсації цих чинників застосовують від’ємний зворотній зв’язок, який знижує коефіцієнт підсилення.

Біполярні транзистори керуються струмом. У схемі зі СЕ – струмом бази. Напруга на переході база-емітер при цьому залишається майже пос-

тійною та залежить від матеріалу напівпровідника, для германію близько

0,3 В, для кремнію близько 0,7 В, а на сам каскад подається напруга, що керує. Струм бази, колектора й емітера й інші струми та напруги в каскаді можна обчислити за законом Ома і законами Кірхгофа для розгалуженого багатоконтурного кола:

Iе Ік Іб .

Вихідні дані: Iвих Ік , Iвх Іб, Uвх Uбе , Uвих Uке.

25

Транзистор у схемі зі СЕ характеризується за допомогою коефіцієнта

прямої передачі струму Iвих .

Івх

Основні параметри транзистора, увімкненого по схемі зі СЕ:

1) коефіцієнт підсилення по струму: KI ;

3) коефіцієнт підсилення потужності: КP КІКU 2Rн ;

Rвх

Статичні характеристики транзистора.

Вхідні характеристики транзистора в схемі зі СЕ. Вхідними ха-

рактеристиками транзистора, увімкненого по схемі зі СЕ, називають сімей-

ство характеристик, які виражають залежність Iб f (Uбе) Uкб const .

Вихідні характеристики транзистора в схемі з ЗЕ. Вихідними ха-

рактеристиками транзистора, увімкненого по схемі зі СЕ, називають сімей-

ство характеристик, які виражають залежність Iк f (Uке) Іб const .

Для вимірювання експериментальних характеристик застосовують схему, зображену на рис. 3.3.

26

Контрольні питання

1.Дайте означення біполярного транзистора.

2.Намалюйте умовне графічне позначення біполярного транзистора.

3.Охарактеризуйте області емітера, колектора і бази транзистора.

4.Охарактеризуйте режими роботи транзистора.

5.Намалюйте схему увімкнення транзистора зі СЕ.

6.Які характеристики транзистора Ви знаєте та що вони виражають?

7.Намалюйте і поясніть вольт-амперні характеристики транзистора для схеми зі спільним емітером.

8.Намалюйте принципову схему для зняття характеристик транзис-

тора.

Підготовка до виконання лабораторної роботи

1. Вивчити теоретичні відомості і дати відповіді на контрольні запи-

тання.

Порядок виконання роботи

1. Вивчіть основні параметри та характеристики досліджуваного біполярного транзистора. Ознайомтеся з інструкціями з експлуатації при-

ладів, що використовуються в роботі.

2.Зберіть схему дослідження біполярного транзистора (рис. 6.2).

3.Зніміть сімейство вхідних характеристик транзистора, уві-

мкненого по схемі зі спільним емітером. Для цього виміряйте значення на-

пруги Uбе, змінюючи струм Іб в межах 0...200 мкА шляхом регулювання напруги E1, підтримуючи незмінним значення напруги Uке 0 В, Uке 1

В, Uке 3 В. Результати вимірювань занесіть у табл. 3.1.

28

Таблиця 3.1. Сімейство вхідних характеристик транзистора (СЕ)

Uке 0 В

4.Зніміть сімейство вихідних характеристик транзистора, уві-

мкненого по схемі із загальною базою. Для цього виміряйте значення ко-

лекторного струму Ік, змінюючи напругу Uке в межах 0...10 В, підтриму-

ючи незмінним значення струму емітера Іб =50 мкА, Іб =100 мкА, Іб =150

мкА. Результати вимірювань занесіть у табл. 3.2.

29

Таблиця 3.2. Сімейство вихідних характеристик транзистора (СЕ)

5.За даними табл. 3.1, 3.2 побудуйте графіки вольт-амперних ха-

рактеристик біполярного транзистора.

6.Зробіть висновки по роботі, оформіть звіт.

Вимоги до звіту з лабораторної роботи

Звіт (протокол) з лабораторної роботи повинен містити: мету роботи,

відповіді на контрольні питання, схему експериментальної установки, по-

рядок виконання роботи з необхідними таблицями, графіки ВАХ біполяр-

ного транзистора, висновки по роботі.

30