Отчет защищен с оценкой преподаватель

ГУАП

ОТЧЕТ
ЗАЩИЩЕН С ОЦЕНКОЙ

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ

должность, уч. степень, звание		подпись, дата		инициалы, фамилия

ОТЧЕТ О ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ

Исследование биполярного транзистора

по курсу: ЭЛЕКТРОНИКА

РАБОТУ ВЫПОЛНИЛ

СТУДЕНТ ГР.	В8311
			подпись, дата		инициалы, фамилия

Санкт-Петербург

2011

Цель работы

1. 
   Исследование зависимости тока коллектора от тока базы и напряжения база-эмиттер.
   
2. 
   Анализ зависимости коэффициента усиления по постоянному току от тока коллектора.
   
3. 
   Исследование работы биполярного транзистора в режиме отсечки.
   
4. 
   Получение входных и выходных характеристик транзистора.
   
5. 
   Определение коэффициента передачи по переменному току.
   
6. 
   Исследование динамического входного сопротивления транзистора.
   

Лабораторная установка

1. 
   Биполярный транзистор 2N3904
   
2. 
   Источники постоянной ЭДС 1,66 В, 2,68 В, 3,68 В, 4,68 В, 5,7 В, 10 В
   
3. 
   Источники переменной ЭДС 5,7 В 100 Гц, 20 В 100 Гц
   
4. 
   Управляемый током источник напряжения
   
5. 
   Управляемый напряжением источник напряжения
   
6. 
   Амперметры
   
7. 
   Вольтметры
   
8. 
   Осциллограф
   
9. 
   Диоды
   
10. 
    Резисторы 1 кОм, 100 кОм, 500 кОм
    

Теоретические сведения

Статический коэффициент передачи тока определяется как отношение тока коллектора I_К к току базы I_Б:
( 1 ).

Коэффициент передачи тока определяется отношением приращения коллекторного тока к вызывающему его приращению базового тока:
( 2 ).

Дифференциальное входное сопротивление транзистора в схеме с общим эмиттером (ОЭ) определяется при фиксированном значении напряжения коллектор-эмиттер. Оно может быть найдено как отношение приращения напряжения база-эмиттер к вызванному им приращению тока базы:
( 3 ).

Дифференциальное входное сопротивление транзистора в схеме с ОЭ через параметры транзистора определяется следующим выражением:
,
где R_Б - распределенное сопротивление базовой области полупроводника,
R_Э - дифференциальное сопротивление перехода база-эмиттер, определяемое из выражения:
( 4 ),
где I_Э - постоянный ток эмиттера в миллиамперах. Первое слагаемое R_Б в выражении много меньше второго, поэтому им можно пренебречь:
( 5 ).

Дифференциальное сопротивление R_Э перехода база-эмиттер для биполярного транзистора сравнимо с дифференциальным входным сопротивлением R_ВХОБ транзистора в схеме с общей базой, которое определяется при фиксированном значении напряжения база-коллектор. Оно может быть найдено как отношение приращения к вызванному им приращению тока эмиттера:
( 6 ).

Через параметры транзистора это сопротивление определяется выражением:


Первым слагаемым в выражении можно пренебречь, поэтому можно считать, что дифференциальное сопротивление перехода база-эмиттер приблизительно равно:

Ход работы

Эксперимент 1.
Определение статического коэффициента передачи тока транзистора

1. 
   Произведена сборка схемы №1 ( Рис. 1 ). Результаты измерения тока коллектора, тока базы и напряжения коллектор-эмиттер занесены в раздел "Результаты экспериментов". По полученным результатам подсчитан статический коэффициент передачи транзистора β_DC( 1 ). Результат отражён в раздел "Результаты экспериментов". Для удобства снятия характеристик в модели транзистора изменен параметр Forward Beta High-Current Knee Point ( Ikf ).
   
2. 
   Номинал источника ЭДС E_Б изменен до 2.68 В. Результаты измерения тока коллектора, тока базы и напряжения коллектор-эмиттер занесены в раздел "Результаты экспериментов". По полученным результатам подсчитан коэффициент β_DC( 1 ), который записан в раздел "Результаты экспериментов".
   
3. 
   Номинал источника ЭДС Е_К изменен до 5 В. Результаты измерения тока коллектора, тока базы и напряжения коллектор-эмиттер занесены в раздел "Результаты экспериментов". По полученным результатам подсчитан статический коэффициент передачи транзистора β_DC( 1 ). Результат отражён в раздел "Результаты экспериментов".
   
4. 
   После завершения эксперимента номиналы источников ЭДС возвращены в исходное состояние
   

Рис. 1. Схема №1

Эксперимент 2. Измерение обратного тока коллектора

Эксперимент так же выполнялся по схеме №1 ( Рис. 1 ) с изменением напряжения источника ЭДС E_Б до 0 В. Результаты измерения тока коллектора для данных значений тока базы и напряжения коллектор-эмиттер занесены в раздел "Результаты экспериментов".

Эксперимент 3.
Получение выходной характеристики транзистора в схеме с ОЭ

1. 
   По схеме №1 ( Рис. 1 ) проведены измерения тока коллектора I_К для каждого значения Е_К и Е_Б. Результаты в табл. 1 раздела "Результаты экспериментов". По данным таблицы построен график зависимости I_К от Е_К.
   
2. 
   По схеме №2 ( Рис. 2 ). Осциллограммы выходных характеристик для каждого значения E_Б из табл. 1 отражены в разделе "Результаты экспериментов".
   
3. 
   По выходной характеристике получен коэффициент передачи тока β_AC при изменении базового тока с 10 мА до 30 мA, Ек = 10 В. Результат отражён в разделе "Результаты экспериментов".
   

Рис. 2. Схема №2

Эксперимент 4.
Получение входной характеристики транзистора в схеме с ОЭ

1. 
   Схема №1 ( Рис. 1 ). Значение напряжения источника Е_К установлено равным 10 В. Проведены измерения тока базы I_Б, напряжения база-эмиттер U_БЭ, тока эмиттера I_Э для различных значений напряжения источника Е_Б в соответствии с табл. 2 в разделе "Результаты экспериментов". Замечено, что коллекторный ток примерно равен току в цепи эмиттера.
   
2. 
   В разделе "Результаты экспериментов" по данным табл. 2 построен график зависимости тока базы от напряжения база-эмиттер.
   
3. 
   Схема 3 ( Рис. 3 ). Входная характеристика транзистора отображена в виде графика в разделе "Результаты экспериментов".
   
4. 
   По входной характеристике определено сопротивление R_ВХ при изменении базового тока с 10мA до 30 мA. Результат отражён в разделе "Результаты экспериментов".
   

Рис. 3. Схема №3

Эксперимент 5.
Получение входной характеристики транзистора в схеме с общей базой

1. 
   По данным табл. 2, построен график зависимости тока эмиттера от напряжения база-эмиттер.
   
2. 
   Схема 4. ( Рис. 4 ). Осциллограмма отражена в разделе "Результаты экспериментов".
   
3. 
   Сопротивление R_Э, найденное по формуле ( 4 ), используя значение I_Э из табл. 2
   при I_Б = 20 мA, записано в раздел "Результаты экспериментов".
   

Рис. 4. Схема №4

Результаты экспериментов

Эксперимент 1.
Определение статического коэффициента передачи тока транзистора

1. 
   Напряжение источника ЭДС E_Б = 5.7 В.
   Ток базы транзистора I_Б = 49,738 мкА.
   Ток коллектора транзистора I_К = 8,914 мА.
   Напряжение коллектор-эмиттер U_КЭ = 10 В.
   Статический коэффициент передачи β_DC = 179,219.
   
2. 
   Напряжение источника ЭДС E_Б = 2.68 В.
   Ток базы транзистора I_Б = 19,762 мкА.
   Ток коллектора транзистора I_К = 3,343.
   Напряжение коллектор-эмиттер U_КЭ = 10 В.
   Статический коэффициент передачи β_DC = 169,163.
   
3. 
   Напряжение источника ЭДС E_К = 5 В.
   Ток базы транзистора I_Б = 19,762 мкА.
   Ток коллектора транзистора I_К = 3,343.
   Напряжение коллектор-эмиттер U_КЭ = 5 В.
   Статический коэффициент передачи β_DC = 169,163.
   

Эксперимент 2. Измерение обратного тока коллектора

Обратный ток коллектора I_КО = 1,776 мкА.
Ток базы транзистора I_Б = 13,553 пА.
Напряжение коллектор-эмиттер U_КЭ = 10 В.

Эксперимент 3.
Получение выходной характеристики транзистора в схеме с ОЭ

Табл. №1

EБ, В	IБ, мкА	EК, В
		0.1	0.5	1	5	10	20
1.66	9.881	0.256	1.353	1.362	1.435	1.526	1.709
2.68	19.762	0.511	2.963	2.984	3.143	3.343	3.745
3.68	29.643	0.761	4.598	4.629	4.878	5.189	5.812
4.68	39.746	1.007	6.238	6.280	6.618	7.040	7.883
5.7	49.738	1.253	7.897	7.951	8.378	8.914	9.983

Коэффициент передачи тока при изменении базового тока с 10 мА до 30 мA, Ек = 10 В:
β_AC = 185,356.



Рис. 5. График выходной характеристики транзистора


Рис. 6. Осциллограммы выходных характеристик транзистора для разных токов базы

Эксперимент 4.
Получение входной характеристики транзистора в схеме с ОЭ

Табл. 2

EБ, В	IБ, мкА	UБЭ, мВ	IК, мА	IЭ, мА
1.66	9.881	623.876	1.526	1.536
2.68	19.762	694.818	3.343	3.363
3.68	29.643	706.883	5.189	5.219
4.68	39.746	715.466	7.040	7.080
5.7	49.738	722.253	8.914	8.964

Рис. 7. График зависимости тока базы от напряжения база-эмиттер


Рис. 8. Осциллограмма входной характеристики транзистора

Сопротивление при изменении базового тока с 10мA до 30 мA: R_ВХ = 177,922 Ом.

Эксперимент 5.
Получение входной характеристики транзистора в схеме с общей базой

Рис. 9. График зависимости тока эмиттера от напряжения база-эмиттер


Рис. 10. Осциллограмма входной характеристики транзистора в схеме с ОБ

Дифференциальное сопротивление база-эмиттер:R_Э = 7,434 Ом.