Ключевой режим биполярного транзистора

На рис. 4.7, а и б приведены схема измери­тельной цепи на примере испытания n-р-n биполярного транзис­тора и совмещенные временные диаграммы его включения и выключения.

Импульсные характеристики биполярного транзистора в ос­новном определяются емкостью перехода эмиттер — база С _ЭБ, по­казанной на схеме рис. 4.7, а штриховой линией, и процессами накопления и рассасывания неосновных носителей зарядов, т.е. электронов для n-р-n биполярного транзистора, в базе.

Рис. 4.7

В исходном состоянии под действием ЭДС транзистор выключен (режим отсечки). При этом напряжение на емкости пе­рехода эмиттер — база равно и _БЭ = -Е_{Б 2}.

Включение биполярного транзистора происходит в два этапа. На первом этапе в основном перезаряжается емкость перехода эмиттер—база, напряжение на котором изменяется от отрица­тельного значения -Е_Б до положительного. При этом транзистор продолжает быть выключенным до тех пор, пока напряжение и _БЭ < U _{БЭ отс.} На втором этапе при напряжении и _БЭ < U _{БЭ отс} ток коллектора увеличивается до значения I _к = E _к/ R _к, а в слое базы накапливаются неосновные носители заряда. В интервале времени действия t ₂ —t ₁ прямоугольного импульса ЭДС е _Б = E _Б1 > | u _БЭ| импульс тока базы будет также прямоугольным с амплитудой I _Б1= E _Б1/ R _Б

Выключение биполярного транзистора также происходит в два этапа. На первом этапе рассасываются накопленные в базе не­основные носители заряда током базы i _Б = ̵ E _Б1/ R _Б от момента времени t ₂ до момента времени t ₃, когда напряжение и _БЭ умень­шится до значения U _{БЭ отс}. При этом транзистор остается вклю­ченным. На втором этапе в основном перезаряжаются емкости перехода эмиттер—база от напряжения U _{БЭ отс.} до напряжения и _БЭ= ̵ E _Б2.

Основными импульсными параметрами биполярною транзис­тора являются (см. табл. 4.1):

· интервалы времени задержки ∆ t _зад., нарастания тока коллек­тора ∆ t _нар., рассасывания неосновных носителей заряда из базы ∆ t _рас. и спада тока коллектора ∆ t _спад.;

· постоянный ток коллектора I _{К отс.} в режиме отсечки;

· постоянное напряжение U _{KЭ нас.} в режиме насыщения.

По значению статических параметров различают биполярные транзисторы малой (до Р _Кmax = 0, 3 Вт, I _К max = 0, 3 А, рис. 4.8, а), средней (0, 3 —1, 5 Вт, 0, 3—1, 5 А при наличии внешних теплоотво­дов, рис. 4.8. 6) и большой (более 1, 5 Вт, 1, 5 А при наличии внешних теплоотводов, рис. 4.8, в) мощностей.

Рис. 4.8

По значению частоты единичной передачи тока — низкой (f ₁, до 3 МГц), средней (3—30 МГц) и высокой (бо­лее 30 МГц) частот.

Основное достоинство биполярных транзисто­ров — высокое допустимое значение напряжения между коллектором и эмиттером (до нескольких киловольт) при достаточно больших значениях тока коллектора (до 25 А).

Основной недостаток — относительно неболь­шое входное сопротивление (1 — 10 кОм), обычно тем меньше, чем больше мощность транзистора, что затрудняет управление им от источника малой мощности. Для устранения этого недостатка применяют составные транзисторы (рис. 4.9) из транзистора боль­шой мощности, управляемого транзистором малой мощности в одном корпусе.

 

Рис. 4.9

 

 

1.2 Объект исследования

Объектом исследования является германиевый биполяр­ный транзистор МП41 структуры р—п—р, используемый для усилителей и генераторов звуковой частоты. Экспериментальное исследование биполярного транзистора осуществляется по схемам, представленным на рис. 4.10.

а)

б)

в)

Рис. 4.10 Схемы для снятия статических характеристик биполярного транзистора

 

2. Практическая часть

1 Приступая к выполнению данной лабораторной работы необходимо запустить программу ELECTRONICS WORKBENCH.

2 Соберите схему исследования (Рис 4.10 а).

3 Изменяя переменным резистором (при нажатии клавиши < R> сопротивление уменьшается, при нажатии комбинаций клавиш < shift> < R> сопротивление увеличивается) входное напряжение (U_эб) от 0 до 0, 9 В, снимите входную характеристику транзистора I_э= f (U_эб) при напряжении коллектора (U_кб) 0; 5; 10 В (U_кб=0, при отключённом тумблере (нажатие клавиши пробел)).

Таблица 4.2 Входные статические характеристики I _э = f (U _эб) при U_кб= const

Uэб В	U бэ, В
U кб = 0 В	U кб = 5 В	U кб = 10 В
0, 3
0, 6
0, 9

 

5 Соберите схему исследования (Рис 4.10 б).

6 Изменяя резистором (клавиша «T») напряжение U_кб от 0, 8 до 0В, снимите отрицательную ветвь выходной характеристики транзистора I _к= f (U _кб) при установке эмиттерного тока 10, 20, 30 мА.

Таблица 4.3 Выходные статические характеристики I _к = f (U _кэ) при 1_б = const

U кб В	I кб, мА
I б = 10 мкА	I б = 20 мкА	I б = 30 мкА
0, 2
0, 4
0, 8

 

7 Соберите схему исследования (Рис 4.10 в).

8 Изменяя напряжение коллектора (U_кб) от 0 до 10В, снимите положительную ветвь выходной характеристики транзистора I _к = f (U _кб) при установке эмиттерного тока (I _э) 10, 20 и 30 мА.

Таблица 4.4 Выходные статические характеристики 1_к = f (U_кэ) при 1_б = const

Uкб В	Iкб, мА
I б = 10 мкА	I б = 20 мкА	I б = 30 мкА

 

9 Оформить отчет по выполненной работе и сделать краткие выводы.

 

3. Контрольные вопросы

1.Назовите типы транзисторов.

2.Каковы особенности схемы включения транзистора с ОЭ?

3.В чем заключается принцип работы биполярного транзистора в активном режиме?

4.Каков механизм влияния коллекторного напряжения на выходную характеристику?

5.Почему выходные характеристики с увеличением тока базы смещаются вверх?

6.В чем заключается преимущество схемы с ОЭ относительно других схем включения биполярных транзисторов?

1 Почему входные характеристики транзистора, включенного по схеме с ОЭ, смещаются вправо с увеличением модуля коллекторного напряжения?

2 Что такое статический и дифференциальный коэффициенты передачи тока базы?

1. Содержание отчёта по лабораторной работе и требования по оформлению

Отчёт по лабораторной работе должен содержать:

1. Титульный лист, оформленный в соответствии с действующими требованиями.

2. Название лабораторной работы.

3. Описание цели лабораторной работы.

4. Описание задания на лабораторную работу.

5. Теоретическую часть.

6. Практическую часть

7. Страницы отчёта по лабораторной работе должны быть пронумерованы.

8. Отчёт по лабораторной работе должен быть надёжно скреплён или подшит в папку.