Физические основы электроники (стр. 5 )

Отчет должен содержать.

1 Указать тип исследуемого транзистора и его назначение.

2 Предельно-допустимые параметры транзистора, взятые из справочника.

3 Расположение выводов транзистора.

4 Схемы исследования.

5 Таблицы результатов измерений.

6 Графики входных и выходных характеристик для схем с ОБ и с ОЭ, построенных по результатам измерений.

7 На графиках выходных характеристик БТ построить рабочую область при комнатной температуре.

8 Оценить IКБ0, IКЭ0, b и сравнить их со справочными значениями.

9 Сделать выводы по работе.

Лабораторная работа 6

ИССЛЕДОВАНИЕ ЧАСТОТНЫХ СВОЙСТВ

БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРОВ

1 Цель работы

Исследовать влияние частоты сигнала на дифференциальные параметры транзисторов.

2 Подготовка к работе

2.1 Изучить следующие вопросы курса.

- факторы, влияющие на частотные свойства биполярных транзисторов.

- зависимости коэффициентов передачи тока от частоты для схем включения с ОБ и ОЭ. Частотные параметры.

- зависимости входного и выходного сопротивлений БТ от частоты для различных схем включения БТ.

- зависимость коэффициента обратной связи от частоты для различных схем включения БТ.

- эквивалентные схемы БТ для различных схем включения на высоких частотах.

- факторы, влияющие на частотные свойства ПТ.

- эквивалентная схема ПТ на высоких частотах.

- зависимости параметров ПТ от частоты.

- основные методы улучшения частотных свойств БТ и ПТ.

- дрейфовый БТ, особенности его устройства и работы.

2.2 Ответить на следующие контрольные вопросы.

1 Какие факторы влияют на частотные свойства БТ?

2 Изобразить векторную диаграмму токов и напряжений БТ и пояснить ее изменение с увеличением частоты.

3  Каков характер зависимости коэффициентов передачи тока БТ от частоты?

4  Дать определение предельным, граничной и максимальной частот усиления БТ.

5  В какой схеме включения БТ (ОБ или ОЭ) выше предельная частота усиления по току, во сколько раз и почему?

6  Емкость какого из переходов БТ больше и почему?

7  Какой из переходов БТ оказывает большее влияние на частотные свойства и почему?

8  Как изменяются входное и выходное сопротивления БТ для различных схем включения от частоты?

9  Как изменяется коэффициент обратной связи БТ для различных схем включения от частоты?

10  Изобразить эквивалентную схему БТ на высоких частотах для схем с ОБ и ОЭ.

11  Какими способами можно улучшить частотные свойства БТ?

12  В чем особенности устройства дрейфового БТ?

13  Каким образом улучшены частотные свойства в дрейфовом БТ?

14  Какие факторы влияют на частотные свойства ПТ?

15  Привести и объяснить график зависимости модуля крутизны ПТ от частоты.

16  Дать определение предельной и максимальной частот ПТ.

17  Привести и пояснить эквивалентную схему ПТ на высоких частотах.

18  Какие существуют методы улучшения частотных свойств ПТ?

Литература

И др. Под редакцией Федорова , квантовые приборы и микроэлектроника. - М: Радио и связь, 1998. Стр. 104-119.

и др. Под редакцией Шишкина приборы. - М.: Энергоатомиздат, 1989. Стр.185-190.

Батушев приборы. - М.: Высшая школа, 1980. Стр.134-148.

Савиных лекций. Электронная версия. СибГУТИ, 2003

Конспект лекций.

3 Предельно-допустимые параметры исследуемого транзистора

Тип транзистора - ГТ 403А.

Максимально-допустимые напряжения

коллектор-база......................................................................45 В.

коллектор-эмиттер................................................................30 В.

эмиттер-база..........................................................................20 В.

Максимально-допустимый постоянный ток коллектора....1,25 А.

Максимальная мощность рассеивания без теплоотвода.....0,6 Вт.

Предельная частота коэффициента передачи тока базы,

не менее.................................................................................8 кГц.

4 Схема исследования

Упрощенная схема измерения параметров биполярного транзистора в зависимости от частоты для схемы ОБ представлена на рисунке 6.1. Питание схемы осуществляется от регулируемых источников постоянного напряжения G1 и G2. Режим транзистора по постоянному току задается входным током IЭ0 измеряемым миллиамперметром рА1, и напряжением на коллекторе, которое измеряется вольтметром рV2. Миллиамперметр рА2 измеряет постоянный ток коллектора.

Для измерения параметров h21 и h11 транзистора в его входную цепь подается синусоидальное напряжение UG1~ от генератора G~ . С помощью вольтметра переменного тока рV1~ производится измерение падения напряжения на измерительных резисторах R1 и R3. Зная величину этих сопротивлений, можно определить переменные составляющие входного и выходного токов транзистора.

Рисунок 6.1- Схема для измерения h - параметров БТ для схемы с ОБ в зависимости от частоты.

, (1) . (2)

Тогда модуль коэффициента передачи тока транзистора

(3)

Измерив входное напряжение U1, определим входное сопротивление

. (4)

Производя измерение коэффициента передачи тока транзистора и входного сопротивления на различных частотах, получим зависимости

½h21Б½= =F(f) и ½h11Б½=F(f).

Для измерения параметров ½h21Б½=½a½ и ½h11Б½ в схеме с общей базой используется R1=100 Ом, а для измерения параметров ½h21Э½=½b½ и ½h11Э½ в схеме с общим эмиттером R2=1000 Ом. Схема для измерения параметров приведена на рисунке 6.2.

Рисунок 6.2 - Схема для измерения h- параметров БТ для схемы с ОЭ в зависимости от частоты.

Параметры определяются по формулам

(5) и (6)

Для удобства измерений напряжений U1, U2, UR1, UR2 и UR2 вольтметр pV1~ подключается к необходимым точкам схемы с помощью кнопочного переключателя (чтобы не усложнять схему, на рисунке 6.1 он не показан).

Измерение фазового угла коэффициента передачи тока транзистора производится с помощью осциллографа. На вход Y осциллографа подается напряжение UВХ. На вход Х осциллографа подается напряжение с коллектора транзистора (гнездо К). При этом в общем случае для произвольного сдвига фаз j между входным и выходным токами на экране осциллографа получается изображение в виде эллипса (рисунок 6.3).

Сдвиг фаз определяется из выражения . (7)

Рисунок 6.3 - К определению угла фазового сдвига.

5 Указания к работе в лаборатории

5.1 Ознакомиться с паспортными данными исследуемого транзистора и изучить макет, на котором собирается схема исследования. Величины сопротивлений измерительных резисторов имеют следующие значения:

R1=100 Ом (ОБ), R2=1000 (ОЭ) Ом и R3=100 Ом (ОБ и ОЭ).

5.2 Снять зависимости модуля коэффициента передачи тока эмиттера и входного сопротивления транзистора от частоты

| h21Б|=F(f) и |h11Б|=F(f).

Для этого:

5.2.1 Собрать схему исследования транзистора с ОБ.

5.2.2 Установить режим транзистора по постоянному току:

UКЭ=10 В, IЭ0= 20 мА.

5.2.3 Установить частоту генератора переменного тока G~ равной 1 кГц.

5.2.4 Взять переменную составляющую входного тока I1 в 10 раз

меньше, чем постоянная составляющая IЭ0 и по формуле (1) определить UR1. Регулировкой выходного напряжения генератора G~ установить это значение. Измерить величины напряжений U1 и UR3, данные занести в таблицу 6.1. По результатам измерений вычислить и занести в таблицу |Н21Б| и |Н11Б|.

Таблица 6.1

IЭ0= ... мА, I1= ... мА, UR1= ... мВ=сonst.
f, кГц	1
UR3, мВ
U1, мВ
½h21Б½
½h21Б½/h21Б0
½h11Б½, Ом

Примечание. Н21Б0-коэффициент передачи тока эмиттера на частоте 1 кГц.

5.2.5 Провести аналогичные измерения и вычисления для других частот. Для этого частоту генератора менять от 1 кГц до тех пор, пока модуль коэффициента передачи тока эмиттера не снизится в два раза. При этом напряжение UR1 поддерживать постоянным на всех частотах.

5.2.6 Определить предельную частоту fН21Б.

5.3 Снять зависимости модуля коэффициента передачи тока базы и входного сопротивления транзистора от частоты |h21Э|= F(f) и |h11Э|=F(f). Для этого:

5.3.1 Собрать схему для измерения параметров транзистора с общим эмиттером (рисунок 2). Обратить внимание на полярность источника G1. В качестве измерительного сопротивления на входе используется резистор R2=1000 Ом.

5.3.2 Установить постоянное напряжение на коллекторе UКЭ0=10 В.

Подобрать постоянную составляющую тока базы IБ0 такой величины, чтобы ток коллектора транзистора составлял 20 мА.

5.3.4 Как и в предыдущем случае установить частоту генератора равной

1 кГц. Рассчитать напряжение UR2, принимая переменную составляющую тока базы примерно в 5 раз меньше, чем ток IБ0. Измерить UR3 и U1, результаты занести в таблицу 6.2. По результатам измерений определить ‌|Н21Э‌‌‌‌‌‌| и |Н11Э| и занести в таблицу.

Таблица 6.2

IБ0= ... мкА, I1= ... мкА, UR2= ... мВ
f, кГц	1
UR3, мВ
U1,мВ
½Н21Э½
½Н21Э½/Н21Э0
½Н11Э½, Ом

5.3.5 Рассчитать модуль ½h21Э0½ на частоте 1 кГц. Затем определить fН21Э по формуле

fН21Э=fН21Б/(1+h21Э0).

5.3.6 Изменяя частоту генератора от значения 0,5×fН21Э до значения, пока коэффициент передачи тока базы не упадет в два раза, провести измерения и заполнить таблицу 6.2. При этом не забывать устанавливать напряжение UR2 постоянным на всех частотах.

5.4 Снять зависимость фазового угла коэффициента передачи тока базы транзистора в схеме с ОЭ от частоты. Для этого:

5.4.1 Соединить коллектор транзистора с ²Вход синхр.² осциллографа и нажать кнопку ²Вх. Х.² Регулировкой напряжения генератора G ~ установить размер горизонтальной линии 4¸ 6 делений.

5.4.2 Отсоединить вольтметр рV~ и подать напряжение UR2 на вход Y

осциллографа. Регулировкой усиления осциллографа установить такой же вертикальный размер изображения, как и по горизонтали.

5.4.3 Устанавливая на генераторе различные частоты, исследовать зависимость j = F(f). Зарисовать осциллограммы для различных частот.

6 Указания к составлению отчета

6.1 Привести схемы исследования и таблицы с результатами измерений.

6.2 Построить зависимости ½h21Б½/h21Б0=F(f) и ½h21Э½/ h21Э0=F(f). Определить предельные частоты для различных схем включения транзистора. Сравнить их со справочными значениями.

6.3 Построить зависимости h11Б и h11Э от частоты.

6.4 Построить зависимости j =(f).

6.5 Сделать выводы об изменении измеренных параметров при увеличении частоты.

Ктн, доц. Валерий Леонидович Савиных,

Ктн, доц. ,

Ассистент Шилай ЭльвираНиколаевна

Физические основы электроники.

Практикум.

Редактор

Корректор

Формат бумаги 60 х 84 1/16

Бумага писчая №1. Уч. изд. л. Тираж 500 экз.

Заказ №

СибГУТИ, 6.