Физические основы электроники (стр. 4 )

5.12 Собрать схему, представленную на рисунке 4.3 для исследования зависимости крутизны от напряжения на затворе S=F(UЗИ).

5.13 Для транзистора КП305 подать напряжение от источника G5 равное UЗИ =0,5 × UЗИ ОТС, напряжение источника G2 UСИ =10В. Установить частоту генератора G~ F=1кГц и выходное напряжение генератора UГ~ =100 мВ. С помощью вольтметра переменного напряжения измерить UСИ~.

Установить UЗИ =0 и повторить измерения UСИ~.

5.14 Сменить полярность генератора G5 на противоположную той, что приведена на рисунке 4.3. Подать напряжение G5 UЗИ, соответствующее току стока IC= 10 мА и повторить измерения UСИ~.

5.15 Для КП301сменить полярность источников питания в соответствии с

рис. 2. Подать напряжение источника G5 UЗИ = 0.5 (UЗИ 1- U3И ПОР), напряжение источника G2 UСИ =10В. Установить частоту генератора G~ F=1кГц и выходное напряжение генератора UГ~ =100 мВ. С помощью вольтметра переменного напряжения измерить UСИ~.

Подать напряжение G5, соответствующее току стока 10 мА и повторить измерения UСИ~.

Рассчитать крутизну при различных управляющих напряжениях по формулам (1) и (2).

Результаты измерений и расчетов занести в таблицу 4.3.

Таблица 4.3. S=F(UЗИ)

	Транзистор КП305	Транзистор КП 301
UЗИ, В
UСИ~, мВ
S, мА/В

6 Указания к составлению отчета

Отчет должен содержать:

1 Паспортные данные исследуемых транзисторов.

2 Схемы исследований транзисторов.

3 Таблицы с результатами измерений.

4 Графики передаточной характеристики.

5 Графики семейства выходных характеристик.

6 Значение крутизны для различных значений управляющего напряжения на затворе.

7 Выводы.

Лабораторная работа 5

ИССЛЕДОВАНИЕ СТАТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК

БИПОЛЯРНОГО ТРАНЗИСТОРА

1 Цель работы

Ознакомиться с устройством и принципом действия биполярного транзистора (БТ). Изучить его вольтамперные характеристики в схемах включения с общей базой (ОБ) и общим эмиттером (ОЭ).

2 Подготовка к работе

2.1 Изучить следующие вопросы курса:

- устройство БТ, схемы включения (ОБ, ОЭ и ОК), режимы работы ( с точки зрения состояния переходов).

- потенциальные диаграммы для различных структур БТ в при различных режимах работы.

- принцип действия БТ, основные физические процессы.

- статический коэффициент передачи тока и уравнения выходного тока для всех схем включения.

- статические характеристики транзистора в схемах включения ОБ и ОЭ.

- предельные параметры режима работы БТ. Рабочая область характеристик.

- влияние температуры на работу БТ, его характеристики в схеме ОБ и ОЭ и предельные параметры.

2.2 Ответить на следующие контрольные вопросы.

1 Устройство плоскостного транзистора.

2 Принцип действия биполярного бездрейфого транзистора.

3 Нарисовать схемы включения транзистора с ОБ, ОЭ и ОК для структур p-n-p и n-p-n.

9  Дать определение коэффициентов инжекции и переноса.

10  Начертить потенциальную диаграмму p-n-p и n-p-n транзисторов.

11  Из каких компонентов состоят токи через эмиттерный и коллекторный переходы транзистора?

12  Из каких компонентов состоит ток базы?

13  Как влияет на работу транзистора неуправляемый ток коллекторного перехода? Какие причины его возникновения?

14  Написать уравнения коллекторного тока для схем ОБ и ОЭ.

15  Нарисовать и объяснить входные и выходные характеристики транзистора для схем ОБ и ОЭ.

16  Показать на входных и выходных характеристиках области, соответствующие режимам: активному, отсечки и насыщения.

17  Какие факторы ограничивают рабочую область выходных характеристик транзистора?

18  Объяснить влияние температуры на статические характеристики БТ в схемах включения с ОБ и ОЭ.

19  Как зависят значения предельных параметров БТ от температуры?

20  Объяснить построение рабочей области выходных характеристик транзистора.

21  Объяснить влияние температуры на рабочую область БТ.

22  Назвать основные типы биполярных транзисторов (с точки зрения мощностей и частот).

2.3 Получить у преподавателя тип транзистора, который будет исследоваться в работе.

2.4 Пользуясь справочником [5] :

- указать структуру и назначение транзистора;

- на рисунке показать расположение его выводов;

- привести типовое значение неуправляемых токов IКБО и IКЭО и максимально допустимых параметров IK МАКС, UКБ МАКС, UКЭ МАКС,

PK МАКС, TП МАКС и Т ОС МАКС ;

2.5 На заготовленных координатах для выходных характеристик построить рабочие области транзистора для Т ОС=200 С и 0,5 ТОС МАКС

2.6 Для указанного типа транзистора составить и привести схемы исследования при его включении по схемам с ОБ и ОЭ. На схемах указать полярность источников питания и полярность измерительных приборов.

Литература

1 и др. Основы электроники: Учебное пособие /СибГУТИ.-Новосибирск, 2005. Стр.59-69.

2 И др. Под редакцией Федорова , квантовые приборы и микроэлектроника. - М: Радио и связь, 1998. Стр. 70-81, 86-92.

3 и др. Под редакцией Шишкина приборы. - М.: Энергоатомиздат, 1989. Стр.140-170 (выборочно).

4 Батушев приборы. - М.: Высшая школа, 1980. Стр.93-121 (выборочно).

5 Транзисторы для широкого применения: Справочник. Под редакцией - М.: Радио и связь, 1981.

6 Конспект лекций.

3 Схемы исследования

Схемы для снятия характеристик биполярного транзистора собирается на универсальной панели, на которой имеется разъем для подключения исследуемого транзистора, а также другие радиодетали, некоторые из них используются в данной работе. Схема собирается при помощи проводов со штекерами, которые вставляются в соответствующие гнезда.

Принципиальная схема для транзистора структуры p-n-p в схеме исследования ОБ приведена на рисунке 5.1. Так как на входе схемы желательно иметь источник тока, то к регулируемому источнику напряжения G1 последовательно подключается резистор R. Для питания коллекторной цепи используется регулируемый источник напряжения G2.

Рисунок 5.1 - Схема исследования БТ структуры p-n-p с общей базой

Приборы PV1 и PA1 используются для измерения входных напряжения и тока соответственно, а приборы PV2 и PA2 для выходных.

Для исследования транзистора структуры n-p-n следует поменять полярности источников питания.

Рисунок 5.2 - Схема исследования БТ структуры n-p-n c общим эмиттером

Принципиальная схема для транзистора структуры n-p-n при исследовании с ОЭ приведена на рисунке 5.2. Назначение приборов такое же как и в предыдущей схеме. При исследовании транзистора со структурой p-n-p следует поменять полярности источников питания.

4 Задание к работе в лаборатории

4.1 Собрать схему для снятия характеристик транзистора при включении его по схеме с ОБ (рисунок 5.1). Обратите внимание на структуру транзистора и правильность подключения источников питания и измерительных приборов.

4.2 Снять две входные характеристики транзистора IЭ= f(UЭБ) при UКБ=0 и UКБ= (0,2-0,5) UКБ МАКС. Первую характеристику снимать до напряжения, при котором IЭ=0,5IК МАКС, вторую - до таких значений, при которых выполняется условие РК=UКБ*IК <PK МАКС. Результаты измерений занести в таблицу 5.1. Пример заполнения таблицы приведен ниже.

Таблица 5.1. IЭ= f(UЭБ)½ UКБ=const

	UЭБ, В	0-0,1	0,2	0,3	0,4
UКБ= 0 В	IЭ, мА	0				IЭ =0,5×IЭ МАКС
UКБ =5 В

4.3 Снять три выходные характеристики транзистора IК=f(UКБ). Первую для IЭ1=0, вторую для IЭ2=(0,2-0,4)·IK МАКС и третью для IЭ3=2·IЭ2. При снятии характеристик не превышать предельно допустимые параметры UКБ МАКС, IК МАКС, PК МАКС. Результаты измерений занести в таблицу 5.2. Пример таблицы дан ниже.

Таблица 5.2. IК=f(UКБ) ½ IЭ=const

	UКБ, В	0	1	2	5	10	15
IЭ 1= 0	IК, мкА
IЭ =5 мА	IК, мА
IЭ =10 мА

Примечание: при исследовании выходных характеристик обратите внимание на пределы измерения рА2 (мкА или мА) для различных значений входного тока IЭ.

4.4 Собрать схему для снятия характеристик транзистора при включении его по схеме с ОЭ (рисунок 5.2).

4.5 Снять две входные характеристики IБ=f(UБЭ); одну при UКЭ=0, вторую при UКЭ=(0,2-0,4)UКЭ МАКС. Входное напряжение при этом менять до такой величины, при которой электрические параметры транзистора не превышают максимально допустимых значений.

Результаты измерений занести в таблицу 5.3, которая аналогична таблице 1.

4.6 Снять семейство из 7-8 выходных характеристик IК=f(UКЭ) при токах базы, указанных на типовых характеристиках в справочнике, включая IБ=0. Особое внимание обратить на участок характеристик в режиме насыщения, т. е. UКЭ=0 - 1 В. Результаты измерений заносятся в таблицу 5.4. В таблице указать конкретные значения IБ. Пример таблицы приведен ниже. Особое внимание обратить на то, чтобы РК не превышало 0,75× РК МАКС.

Таблица 5.4. IК=f(UКЭ)½ IБ=const

	UКЭ, В	0,1	0,2	0,5	1	2	5	7	10
IБ1 =0 мкА	IК, мкА
IБ2=	IК, мА
IБ3=
IБ4=
IБ5=
IБ6=
IБ7=
IБ8=

5 Содержание отчета