Материал: Методические указания к лабораторным работам 1-4 по курсу «Электроника» для студентов направления 11.05.01 «Радиоэлектронные системы и комплексы». Краснов Р.П., Володько А.В
параметров токи и напряжения четырехполюсника связаны следующими линейными уравнениями:
U бэ |
h11 Iб |
h12 U кэ |
(3.1) |
I к |
h21 Iб |
h22 U кэ . |
|
Решая систему, определим h-параметры четырехполюсника и найдем физическую интерпретацию каждого из них, полагая, что четырехполюсник описывает включение биполярного транзистора по схеме с общим эмиттером. Принадлежность параметра к соответствующей схеме включения транзистора отражается добавлением индексов «э», «б» или «к».
|
U |
(3.2) |
|
h |
бэ |
||
|
|
|
|
Iб U кэ 0
-входное сопротивление транзистоpa при короткозамкнутой11
выходной цепи;
h12 |
U бэ |
(3.3) |
||
U |
кэ |
|||
|
Iб 0 |
|||
|
|
|
||
- коэффициент обратной связи по напряжению при холостом ходе входной цепи;
h21 |
I к |
|
(3.4) |
I б |
|
||
|
U кэ |
0 |
|
|
|
- коэффициент передачи тока при коротком замыкании выходной цепи. Этот параметр описывает усилительные свойства транзистора и иногда обозначается также символом ;
h22 |
I к |
|
(3.5) |
U кэ |
|
||
|
Iб |
0 |
|
|
|
- выходная проводимость при холостом ходе входной цепи. Преимущество системы h-параметров состоит в удобстве
экспериментального определения параметров, поскольку осуществление холостого хода входной цепи и короткого замыкания выходной цепи (шунтированием конденсатором) транзистора затруднений не вызывает.
19
На рис. 3.5 показана эквивалентная схема, составленная на основании системы уравнений . Задавшись определенной рабочей точкой гpaфоаналитическим методом по семействам входных и выходных ВАХ биполярного транзистора можно найти входное и выходное сопротивления, коэффициент усиления но току и, соответственно, h-параметры (первый параметр определяется по семейству входных ВАХ, остальные
– выходных).
iвх |
h11 |
|
iвых |
|
|
h21iвх |
|
uвх |
h12uвых |
h22 |
uвых |
Рис. 3.5. Формальная эквивалентная схема транзистора в системе h-параметров
Лабораторное задание
1.Получить допуск у преподавателя или лаборанта.
2.Включить стенд, установить напряжение источников питания согласно значениям, указанным на рис. 3.6, контролируя результат по вольтметру.
|
R1 |
|
|
|
|
160 |
|
|
R3 |
|
|
|
A2 |
|
|
|
VT1 |
1K + |
|
|
|
|
||
+ |
R2 |
|
|
15B |
|
A1 |
|
||
1B |
1K |
|
V2 |
|
|
|
|||
|
|
|
|
– |
– |
|
V1 |
|
|
Рис. 3.6. Схема для снятия семейства входных и выходных ВАХ биполярного транзистора, включенного по схеме с ОЭ
20
3.Собрать схему для снятия семейства ВАХ биполярного транзистора в схеме с ОЭ аналогично приведенной на рис. 3.6. После разрешения преподавателя или лаборанта подать питание на лабораторный стенд.
4.Установив согласно данным табл. 3.1 фиксированное
напряжение Uкэ, снять по точкам семейство входных ВАХ (две кривые), результаты занести в табл.3.1. Количество точек выбирать исходя из удобства получения ВАХ.
5.Установив согласно данным табл. 3.1 фиксированный ток
Iб, снять по точкам семейство выходных ВАХ (две кривые), результаты занести в табл.3.1. Количество точек выбирать исходя из удобства получения ВАХ.
|
|
|
|
|
|
Таблица 1.1 |
|
|
|
ВАХ биполярного транзистора |
|||
|
Входная характеристика |
Выходная характеристика |
||||
Uбэ |
|
Iб |
Условие изм. |
Uкэ |
Iк |
Условие изм. |
|
|
|
Uкэ=4В |
|
|
Iб=1 мА |
|
|
|
Uкэ=8В |
|
|
Iб= 1,5мА |
6.Отключить питание лабораторного стенда. По данным табл. 3.1 построить семейство входных и выходных ВАХ биполярного транзистора. Представить преподавателю полученные результаты.
7.Определить набор h – параметров транзистора: h11, h21, h22. Расчет h – параметров проводится по семейству входных и выходных ВАХ. Необходимо выбрать расчетную точку на линейном участке ВАХ, затем, задав малые приращения токов
инапряжений, рассчитать основные параметры каскада с общим эмиттером: входное, выходное сопротивления, коэффициент усиления по току.
Содержание отчета:
1.Название, цель работы, состав используемого оборудования.
2.Измерительная схема.
21
3.Данные измерений и результаты расчетов.
4.Краткие выводы по результатам работы.
Контрольные вопросы
1.Поясните принцип действия биполярного транзистора.
2.В чем отличие работы биполярных транзисторов pnp и npn – типа?
3.Приведите схемы включения биполярного транзистора, поясните их отличия.
4.Перечислите основные режимы работы транзистора в усилительном каскаде.
5.Перечислите виды и поясните смысл ВАХ биполярного транзистора в схеме с ОЭ.
6.Каков физический смысл h-параметров биполярного транзистора в схеме с ОЭ?
7.Поясните назначение смещения в усилительных схемах на биполярных транзисторах.
22
Лабораторная работа № 4 Исследование статических характеристик полевого
транзистора в схеме с общим истоком
Цели работы:
1.Углубление и расширение теоретических знаний по физическим основам полупроводниковой электроники и работы полевых транзисторов с управляющим pn–переходом.
2.Знакомство с конструкцией полевых транзисторов различного назначения.
3.Освоение методики снятия вольтамперных характеристик (ВАХ).
4.Освоение графоаналитического метода расчета основных статических параметров.
Состав используемого оборудования:
1.Источник питания постоянного напряжения 0...15 В.
2.Вольтметры постоянного напряжения.
3.Амперметры постоянного тока.
4.Стенд лабораторный с исследуемыми полевыми транзисторами типа КП303.
5.Соединительные провода.
Подготовительное (домашнее) задание
1.Записать название, цель работы.
2.Зарисовать измерительную схему.
3.Изучить ВАХ транзистора в схеме с общим истоком и основные статические характеристики.
Краткие теоретические сведения
В полевом транзисторе с управляющим рn-переходом затвор отделяется в электрическом отношении от канала рnпереходом, смещенным в обратном направлении.
Оставшаяся область в полупроводнике, где протекает ток основных носителей заряда, носит название канала. Ток может регулироваться изменением его поперечного сечения.
23