Файл: Лабораторная работа 1 исследование диодов и стабилитронов.doc

_ст и результаты запишите в таблицу 3.

По данным таблицы 3 постройте вольтамперную характеристику стабилитрона.

Определите по вольтамперной характеристике напряжение стабилизации.

Используя формулу (5), вычислите мощность (Р_ст), рассеиваемую на стабилитроне при напряжении Е = 20 В.

Используя формулу (7), определите дифференциальное сопротивление стабилитрона.

6. Исследование стабилизирующих свойств стабилитрона:

В схеме рис.6 подключите параллельно стабилитрону сопротивление нагрузки R_H = 75 Ом.

Установите ЭДС источника питания Е = 20 В, включите схему, измерьте напряжение на стабилитроне и запишите в таблицу 4.

Таблица 4

RH[Oм]	Uст [B]	IR [mA]	IH [mA]	Iст[mA]
75 100 200 300 600 1 кОм 0 (КЗ)

Изменяйте сопротивление нагрузки (R_H) в соответствии с таблицей 4, измеряйте и записывайте напряжение на стабилитроне (U_ст) для каждого сопротивления нагрузки, в том числе и при коротком замыкании (R_H = 0).

Рассчитайте и запишите в таблицу 4 токи, протекающие через резисторы R (I_R), R_H(I_H) и ток стабилитрона (I_ст) для каждого значения сопротивления нагрузки (R_H).

Объясните полученные результаты.
Содержание отчета

1. 
   Название и цель лабораторной работы.
   
2. 
   Наименование каждого пункта работы, схемы, результаты расчетов и измерений.
   
3. 
   Выводы по результатам исследований.
   

Лабораторная работа № 2
ИССЛЕДОВАНИЕ БИПОЛЯРНОГО

ТРАНЗИСТОРА
Цель работы: закрепить теоретические знания о транзисторах; провести анализ зависимости коэффициента усиления транзистора по постоянному току от тока коллектора; экспериментально получить входные и выходные характеристики транзистора; определить коэффициент передачи транзистора по переменному току; исследовать способы задания статического режима транзистора; определить статический коэффициент передачи транзистора по экспериментальным данным.

Используемое оборудование и средства: персональный компьютер, программа

---

Electronics Workbench.

Методические указания: работа выполняется студентами за два часа аудиторных занятий.

1. 
   Краткие теоретические сведения
   

Б
иполярный транзистор представляет собой монокристалл полупроводника, в котором чередуются три области электронной (n) и дырочной (р) проводимости. Чередование областей определяет тип транзисторов: n-p-n (рис.1,а) и p-n-p (рис.1,б).
Рис.2.1 Структурные схемы и обозначения биполярных

транзисторов
Для подключения к другим элементам и источнику питания транзистор имеет выводы, которые называются коллектором (К), эмиттером (Э) и базой (Б). Ширина базы в сравнении с шириной эмиттера и коллектора очень мала и составляет единицы микрометров.

Биполярный транзистор может находится в трех основных состояниях:

• 
  в открытом состоянии, когда эмиттерный переход смещен в прямом направлении, а коллекторный – в обратном;
  
• 
  в состоянии насыщения, когда и эмиттерный и коллекторный переходы смещены в прямом направлении;
  
• 
  в закрытом состоянии, когда и эмиттерный и коллекторный переходы смещены в обратном направлении.
  

Если между базой и эмиттером приложено напряжение U_БЭ в прямом направлении (рис.2), то потенциальный барьер эмиттерного перехода понижается и его сопротивление уменьшается.





Рис.2.2 Схема транзистора с общей базой
Так как ширина базы меньше диффузионной длины пробега в ней основных носителей, то большинство инжектированных из эмиттера в базу электрических зарядов достигает коллекторного перехода и втягивается в коллектор, создавая ток коллектора I_к.

Только незначительная часть электронов рекомбинирует с основными носителями базы (дырками) и обуславливает ток базы I_Б.

Таким образом, ток эмиттера есть сумма токов базы и коллектора:
(1)
Отношение приращения коллекторного тока к приращению эмиттерного тока называется к о э ф ф и ц и е н т о м п е р е д а ч и т о к а э м и т т е р а:

---

(2)
Схема, изображенная на рис.2, называется с х е м о й с о б щ е й б а- з о й (ОБ). Возможны еще две основные схемы включения транзистора: с общим эмиттером (ОЭ) и общим коллектором (ОК). В каждой из трех основных схем сигнал на общем электроде принимается за нуль, т.е. общий электрод заземлен.

Основными характеристиками транзисторов являются статические выходные характеристики, которые получают экспериментально. Выходная характеристика – это есть зависимость выходного тока транзистора от выходного напряжения. Поскольку для различных схем включения транзистора выходные токи и напряжения различны, то и вид характеристик зависит от вида схемы, по которой включен транзистор. Для схем с общей базой и общим эмиттером семейства выходных статических характеристик показаны на рис.3, а, б соответственно.



Рис.2.3 Выходные характеристики биполярного транзистора
Основными параметрами транзисторов в схеме с общей базой являются:

- дифференциальный коэффициент передачи эмиттерного тока
(3)



- дифференциальное сопротивление эмиттерного перехода
(4)


- дифференциальное сопротивление коллекторного перехода



(5)

• 
  коэффициент внутренней связи по напряжению, характеризующий влияние коллекторного напряжения на эмиттерное
  

(6)



Для транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером, основными параметрами являются:

---

• 
  дифференциальный коэффициент передачи тока базы
  

(7)

• 
  дифференциальное входное сопротивление транзистора
  

(8)

• 
  дифференциальное внутреннее сопротивление коллектора
  

(9)



Параметры  и  связаны между собой следующим соотношением
(10)

Если транзистор используется в схеме усилителя, то используют крутизну характеристики:




; (11)



При определении параметров (4-11) с помощью вольтамперных характеристик транзисторов производные заменяют конечными приращениями соответствующих величин.

Статические коэффициенты передачи тока эмиттера () и базы () определяются в соответствии с выражениями:
(12)



(13)


При выборе рабочей точки в транзисторном каскаде с общим эмиттером с помощью R_Б определяют следующие величины:

- ток коллектора в режиме насыщения I

---

_кн определяется сопротивлением в цепи коллектора R_К и напряжением источника питания Е_К:
; (14)

• 
  ток базы, который переводит транзистор в режим насыщения:
  

; (15)

• 
  сопротивление R_БН, с помощью которого создается ток I_БН
  

R_БН  Е_К / I_БН ; (16)

• 
  ток коллектора в режиме усиления
  

; (17)

• 
  ток базы в режиме усиления
  

; (18)
где U_БЭО – пороговое напряжение перехода база-эмиттер;

• 
  ток коллектора в режиме усиления
  

; (19)

• 
  напряжение коллектор-эмиттер (нагрузочная прямая)
  

(20)
При выборе рабочей точки транзистора с помощью делителя определяют следующие величины:

• 
  ток коллектора в режиме насыщения
  

; (21)

• 
  ток базы, который создает режим насыщения
  

; (22)

• 
  напряжение на базе, которое создает ток I_БН
  

; (23)

• 
  напряжение U_Б создается делителем напряжения R1 и R2, который можно рассчитать на основании соотношения
  

; (24)

• 
  ток коллектора в режиме усиления
  

; (25)

где U_Э = I_Э R_Э, I_Э – ток эмиттера.

• 
  ток базы в режиме усиления
  

; (26)

• 
  напряжение на базе транзистора в режиме усиления
  

---