Файл: Методичка по электронике для аудитории.docx

Содержание отчета:

1. Цель работы;

2. Схема исследования;

3. Графики входных и выходных характеристик транзистора;

4. Расчет h – параметров.

5. Построить графики управляющих и входных характеристик транзистора

6. Определить по графикам основные параметры S, Ri, μ полевого транзистора 2N3686, согласно заданному варианту. Сравнить их с паспортными данными отечественного транзистора КП303В:

R1=50 Oм при Uси=10V Uзи=0V, S=2...5mА/V

Контрольные вопросы

1. Типы транзисторов и их отличительные признаки

2. Определение электродов-выводов у транзистора

3. Схемы включения транзисторов, их достоинства и недостатки

4. Входная характеристика транзистора в схеме с общим эмиттером

5. Выходная характеристика транзистора в схеме с общим эмиттером

6. Основные параметры транзистора

7. Почему полевые транзисторы относятся к униполярным.

8. Изображение полевых транзисторов на электрических схемах.

9. Расшифруйте обозначение КП303В.

10. Особенность полевого транзистора в управлении по сравнению с биполярным транзистором.

11. Определение управляющей характеристики полевого транзистора.

12. Способы подключения полевых транзисторов, особенности каждого.

Лабораторная работа 4. Исследование тиристоров и управляемых выпрямителей

Цель лабораторной работы: Экспериментальное получение характеристик тиристора.

Теоретическое введение

Тиристор – полупроводниковый прибор с двумя устойчивыми состояниями, имеющий три и более p-n переходов, который может переключаться из закрытого состояния в открытое и наоборот.

С эксплуатационной точки зрения тиристор – это полупроводниковый ключ, основное назначение которого – замыкание и размыкание цепей.

Он может находиться в любом состоянии бесконечно долго. Переход из одного состояния в другое происходит сравнительно быстро.

Основой тиристора является четырехслойная структура полупроводников различной проводимости – p-n-p-n. Вывод с р-примесью называется анодом, с п-примесью – катодом.

Количество примесей в р и п слоях различна, что представлено на графике.

Рис 4.1

К одному из внутренних слоев может быть подключен дополнительный источник питания. Если он подключен к р-слою, то тиристор называется – с катодным управлением, если к п-слою – с анодным.

Приложим прямое напряжение и к аноду (+) и к катоду ( – ) и к управляющему р-слою (+).

Рис 4.2

Это напряжение распределяется между тремя p-n переходами. Переход П₁ – анодный, П₃ – катодный (управляющий).

Мысленно проводим разрез и представим четырехслойную структуру как комбинацию двух транзисторов VT₁ и VT₂ типа p-n-p и n-p-n соответственно, расположенных встречно.

Рис 4.3

Здесь коллектор транзистора VT1 является базой транзистора VT2 наоборот.

Усилительные свойства обусловлены статическими коэффициентами передачи тока эмиттера α₁ и α₂ транзисторов VT₁ и VT₂ а также коэффициентами передачи тока базы β₁ и β₂.

Переходы П₁ и П₃ – эмиттерные, они имеют прямое смещение. Переход П₂ – коллекторный, к нему приложено обратное напряжение .

С помощью управляющего тока І_у происходит включение и выключение тиристора.

Ток I_у одновременно является базовым током I_Б2 транзистора VT₂. Этот ток вызывает инжекцию носителей заряда через переход П₃ в этом случае

Ток I_k2 одновременно является током базы VT₁. Этот ток обеспечивает инжекцию через переход П₁ , следовательно

Ток I_k1 в сумме с током I_у образует ток I_Б2, т.е. I_k1 увеличивает I_у или является током внутренней положительной обратной связи (ПОС), в результате

Т.о. если β₁ и β₂.достаточны, чтобы усиление в контуре обратной связи было много больше 1, то базовые токи будут быстро нарастать и оба транзистора окажутся насыщенными даже после того, как ток на управляющем электроде I_у упадет до нуля. При этом переход П₂ будет смещен в прямом направлении и Т.о. П₁, П₂, П₃ имеют прямое смещение, следовательно имеем большой ток при малом падении напряжения.

Отсюда вытекает главная особенность тиристора как ключа по сравнению с транзистором – это внутренняя ПОС, которой и обеспечивается включение тиристора, амплитуда которого сразу после запуска намного превосходит амплитуду управляющего тока. Управляющий ток необходим для возбуждения ключа, он может быть очень кратковременным.

Для сравнения рассмотрим диаграммы работы транзистора и тиристора в ключевом режиме работы на диаграмме представлена зависимость выходного тока i_вых от тока базы транзистора i_{б тр-ра} и тока базы тиристора i_{б тир}.

Рис 4.4

Очевидно, что мощность, потребляема транзистором больше, чем тиристором.

ВАХ тиристора

ВАХ при отсутствии тока управляющего электрода

подаем на управляющий электрод импульсное напряжение, создающее кратковременный ток I_упр, тиристор включается и ведет себя как диод, включенный в прямом направлении

I_к падает до нуля при подаче импульса обратного знака

Условное обозначение

Порядок выполнения работы:

9. Открыть файл lab4/4_1.ewb (рис. 4.5) со схемой

Рис 4.5

1. Изменяя переменным резистором (при нажатии клавиши <U> сопротивление уменьшается, при нажатии комбинаций клавиш <shift>-<R> сопротивление увеличивается) напряжение питания, снимите вольтамперную характеристику триодного тиристора Iпр=f(Uпр) при токах в управляющем электроде 5, 10, 15 мА, управляющий ток устанавливается с помощью переменного резистора, управляющая клавиша <R>.

2. По данным измерений построить вольтамперные характеристики триодного тиристора.

Контрольные вопросы

1. Может ли тринистор работать в режиме динистора

2. Что будет происходить с тринисторм при питании его анодной цепи от источника переменного тока

3. Может ли тринистор использоваться как ячейка памяти

4. Какие преимущества дает применение тринисторов взамен электромагнитных реле

5. Какими способами можно произвести выключение тринистора

Лабораторная работа №5 Исследование работы усилительного каскада на биполярном транзисторе

Цель работы: Исследование режимов работы усилительного каскада на биполярном транзисторе.

Теоретическое введение

Любой усилительный каскад имеет активный нелинейный элемент. В качестве такого элемента в данном случае применен биполярный транзистор. Процесс усиления каскадом заключается в преобразовании энергии источника напряжения Е_кс помощью транзистора в энергию выходного сигнала. Управление этим процессом происходит маломощным входным сигналом, который, воздействуя на базу транзистора, позволяет получить более мощный входной сигнал. Таким образом, выходной сигнал является функцией входного сигнала:

U_вых=f(U_вх),

где U_вых – напряжение выходного сигнала;

U_вх – напряжение входного сигнала

Усилительный каскад на транзисторе изображен на рис. 1, транзистор типа «п-р-п» включен по схеме с общим эмиттером.

Рис.1

Здесь Е_к – источник питания. В цепь коллектора включен резистор R_k. Этим резистором определяется максимально возможный ток коллекторной цепи, когда транзистор открыт. Резистор R_б, включенный между источником Е_к и базой транзистора, обеспечивает работу транзистора в режиме покоя, т.е. по постоянному току. Источник входного сигнала подключается к цепи базы транзистора через разделительный конденсатор С₁. Конденсатор С₁ исключает связь усилительного каскада с источником входного сигнала по постоянному току. На выходе усилительного каскада резистор нагрузки R_н подключен к цепи коллектора транзистора через конденсатор связи. Этим исключается поступление постоянного тока в нагрузку. На нагрузку воздействует только полезная переменная составляющего сигнала. Нормальная работа усилительного каскада, т.е. передача сигнала с заданным усилением и без искажений и помех, зависит от следующих факторов:

Правильного установления режима покоя или правильного выбора рабочей точки транзистора;

Обеспечения стабильности положения рабочей точки режима покоя;

Ограничения амплитуды входного сигнала, обеспечения работы усилительного каскада в линейной области передачи;

Частотного диапазона, в котором обеспечивается постоянство усиления передаваемого сигнала.

Определение положения рабочей точки и параметров режима покоя иудобнее проводить с помощью графиков: семейства выходных характеристик

I_к= f(U_к), при I_б=const, (где I_к – ток коллекторной цепи, U_к – напряжение коллектор-эмиттер) и нагрузочной характеристики I_к= f(U_Rк), где U_Rк – падение напряжения на сопротивлении R_k. Такие графики изображены на рис.2.

В режиме покоя параметры: ток коллекторной цепи _, напряжение на коллекторе , ток цепи базы– определяют рабочую точку А на нагрузочной характеристике.

Ток цепи базы определяется как == Е_к/h₁₁+R_б,

где – ток цепи базы в режиме покоя;

h₁₁ – входное сопротивление транзистора;

R_б – резистор цепи базы.

Ток цепи коллектора в режиме покоя:= h_21э

h_21э – коэффициент усиления по току.

Напряжение на коллекторе транзистора в режиме покоя: = Е_к- * R_к

Недостатком транзисторов является зависимость параметров транзистора от температуры окружающей среды и саморазогрева при прохождении тока. Чтобы уменьшить влияние температуры на работу усилительного каскада, необходимо усложнение схемы:

В цепь базы вводится дополнительный резистор, включенный параллельно переходу «эмиттер-база»;

В цепь эмиттера включается стабилизирующая цепочка RС.