ИЗУЧЕНИЕ РАБОТЫ ТРАНЗИСТОРА
Как отмечалось в лабораторной работе № 18, при контакте двух полупроводников различного типа проводимости образуется Р-n переход, обладающий односторонней проводимостью. Если в одном кристалле проводника создать два Р-n перехода, то получится система, способная усиливать или генерировать электрические сигналы. Такие полупроводниковые приборы получили название транзисторов. Различают транзисторы р-п-р и п-р-п типов (рис. 1 а,б). Средняя часть транзистора называется базой Б или основанием, а крайние – эмиттером Э и коллектором К.
Условные обозначения транзисторов в электрических схемах представлены на рис. 1 в,г.
Рассмотрим работу транзистора р-п-р типа. Он представляет собой кристалл полупроводника, состоящий из двух областей р – типа, разделенных узкой областью п-типа (рис. 2).
К эмиттерному переходу подключена батарея э и источник слабого переменного напряжения Uс . К коллекторному переходу подключается батарея к и нагрузка R.
Таким образом, эмиттерный переход включен в прямом направлении, а коллекторный – в запорном.
Под действием электрического поля батареи э дырки из эмиттера попадают в базу. Слой базы очень тонкий (порядка нескольких микрометров), поэтому дырки не успевают рекомбинировать в базе и проходят через коллекторный переход, попадая в коллектор. Через эмиттерный переход течет ток Jэ , создаваемый преимущественно основными носителями эмиттера (дырками), а через коллектор течет ток Jк , создаваемый неосновными зарядами базы (дырками), причем Jэ ³ Jк.
При подаче переменного сигнала Uс число дырок, пришедших из эмиттера в базу, изменится, а значит, изменится и число дырок, попавших в коллектор. Следовательно, всякое изменение тока в цепи эмиттера приводит к изменению тока в коллекторе.
Поскольку сопротивление коллекторного перехода велико (он включен в запорном направлении), изменение тока Jк значительно изменяет напряжение Uк , а значит и мощность. Таким образом, транзистор, включенный по данной схеме, усиливает переменный сигнал Uс по напряжению и мощности.
Рассмотренная схема включения транзистора является схемой с общей базой ОБ. Кроме того, существуют схемы включения транзистора с общим эмиттером ОЭ и общим коллектором ОК.
В данной лабораторной работе снимают характеристики транзистора, включенного с общим эмиттером ОЭ (рис. 3).
Свойства транзистора в такой схеме определяются входной и выходной характеристикам и статистическими параметрами: входное и выходное сопротивление и коэффициент усиления по току.
Входная характеристика – это зависимость входного тока от входного напряжения при постоянном входном напряжении
при Uк = const
Этот параметр легко найти из графика входной характеристики (рис.4).
Выходная характеристика – это зависимость выходного тока от выходного напряжения при постоянном входном токе.
Jk = f(Uk) при J = const
Выходное сопротивление транзистора равно:
Rвых = при J = const
Оно определяется из графика выходной характеристики (рис. 5)
Коэффициент усиления по току равен отношению изменения силы входного тока к соответствующему изменению силы тока базы.
при U /к = const.
Коэффициент усиления по току определяется из графика выходных характеристик, снятых при значениях тока базы J и J (рис.5).
I. ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ
Схема установки для исследования транзистора приведена на рис. 6.
Рис.6
Напряжение от источника 1 при замыкании ключа К1 подается на базу транзистора Т. Напряжение на базе регулируется потенциометром П1. При замыкании ключа К2 напряжение от источника 2 подается в цепь коллектора К, которое можно изменять потенциометром П2. Сила тока в цепи базы измеряется микроамперметром, а в цепи коллектора – миллиамперметром. Напряжение, подаваемое на базу и коллектор измеряется вольтметрами V и Vk .
II. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
ЗАДАНИЕ 1. Снятие входной характеристики транзистора при Uk=const и определение входного сопротивления транзистора.
ВНИМАНИЕ! Подавать напряжение на коллектор (между коллектором и эмиттером) можно только при наличии напряжения на базе (между базой и эмиттером).
1. Включите установку с помощью ключей К1 и К2 .
2. Снимите входную характеристику транзистора. Для этого установите постоянное напряжение на коллекторе Uк1. Изменяя напряжение на базе U с помощью потенциометра П1 , запишите соответствующие значения силы тока базы J .
3. Установите напряжение на коллекторе Uк2 с помощью потенциометра П2 и вновь снимите зависимость тока базы J от U .
ПРИМЕЧАНИЕ: значения Uк1 , Uк2 и интервалы изменения U задаются преподавателем.
4. Данные опыта занесите в таблицу 1.
5. Постройте входные характеристики транзистора.
6. По одной из входных характеристик транзистора рассчитайте входное сопротивление транзистора:
при Uk = const.
Таблица 1
Результаты эксперимента
№№ п.п. | U , В | J 1, мкА | J 2 , мкА |
При Uk1 | При Uk2 | ||
ЗАДАНИЕ 2 Снятие выходных характеристик транзистора при U =const и определение статистического коэффициента усиления по току.
ВНИМАНИЕ! Подавать напряжение на коллектор можно только при наличии напряжения на базе.
1. Включите установку ключами К1 и К2 .
2. Снимите выходную характеристику транзистора. Для этого установите постоянное значение тока базы J . Изменяя напряжение на коллекторе Uк потенциометром П2, запишите соответствующие значения тока в цепи коллектора Jк..
3. Установите ток базы J потенциометром П1 и вновь снимите зависимость тока в цепи коллектора Jк от напряжения на коллекторе Uк.
4. Данные опыта занесите в таблицу 2.
5. Постройте выходные характеристики транзистора.
6. Рассчитайте статистический коэффициент усиления по току:
при Uk = U /к = const.
7. По одной из выходных характеристик транзистора определите выходное сопротивление:
при J = const
8. Сделайте выводы.
Таблица 2
Результаты эксперимента
№№ п.п. | Uк, В | J к, мА | J к , мА |
При J | При J | ||
ПРИМЕЧАНИЕ: значения J , J , Uк и интервалы изменения Uк задаются преподавателем.
Дата добавления: 2015-06-17; просмотров: 1439;