Задача 1.

1)По входным характеристикам биполярного транзистора (рис. 1) видно, что с ростом напряжения выходной цепи U_кэ входной ток I_б уменьшается. Это связанно с тем, что при увеличении напряжения U_кэ уменьшается вероятность рекомбинации носителей заряда в базе, так как почти все носители заряда (дырки) экстрагируют в коллектор, то есть, уменьшается “толщина” базы. Входной ток I_б начинает протекать через эмиттерный переход, только тогда, когда на этом переходе устанавливается требуемое значение прямого напряжения. При малом увеличении напряжения U_бэ наблюдается сильное увеличение тока базы I_б, в случае если U_бэ не превышает потенциального барьера (требуемого значения прямого напряжения, зависящего от материала полупроводника, использующегося в транзисторе), то можно наблюдать малый ток утечки, но его значениями обычно пренебрегают.

2)По выходным характеристикам биполярного транзистора (рис. 5) видно, что выходной ток I_к зависит от входного тока I_б ._. Причем эта зависимость в активном режиме определяется формулой I_к = h₂₁I_б по которой можно вычислить коэффициент усиления тока h₂₁= const =I_к/I_б. Из графика можно определить зоны, определяющие работу транзистора (левее линии 0А – режим работы насыщения, правее – активный режим, существует еще режим отсечки в случае, если U_кэ<0). В активном или рабочем режиме I_к мало зависит от U_кэ.

3)Проходная характеристика биполярного транзистора линейна и зависимость тока коллектора от тока базы определяется значением коэффициента по току I_к = h₂₁I_б.

4)По входным характеристикам униполярного транзистора, понятно что униполярный транзистор также как биполярный является управляемым нелинейным элементом цепи, только в отличии от биполярного управляется напряжением.

По выходным (стоковым) характеристикам униполярного транзистора (рис. 11) видно, что при большем управляющем напряжении Uзи, ток стока Iс становится меньше из-за уменьшения проводимости канала. Также видно, что выходной ток стока I_c зависит от напряжения U_си линейно на первом участке (режим насыщения при малых значениях U_си). По мере увеличения U_си сужение токопроводящего канала оказывает большее влияние на его проводимость, происходит уменьшение крутизны нарастания тока, которая описывается формулой S=ΔI_с./ΔU_зи. В дальнейшем, с ростом U_си будет расти сопротивление канала, и ток I_c увеличиваться не должен, однако, небольшой рост происходить будет, это объясняется наличием различных утечек и влиянием сильного электрического поля в p-n переходах, прилегающих к каналу.

5) По сток-затворным характеристикам униполярного транзистора (рис. 13) видно, что выходной ток I_c управляется входным напряжением U_зи. При большем напряжении U_си, нужно приложить большее напряжение U_зи, чтобы полностью прекратить течение I_c.

Однако, в эксперименте напряжение отсечки U_{зи отс} для разных значений U_си оказалось одинаковым. Это можно объяснить погрешностью приборов.

 

При больших значениях U_кэ характеристики идут значительно положе, так как практически все носители, инжектированные из эмиттера в базу, принимают участие в образовании коллекторного тока и дальнейшее увеличение U_кэ не приводит к пропорциональному росту тока I_к. Однако небольшой наклон характеристики все же имеется, так как с увеличением U_кэ увеличивается ширина коллекторного перехода, а ширина базовой области, с учетом ее и без того малой величины, уменьшается. Это приводит к уменьшению числа рекомбинаций инжектированных в базу носителей и, следовательно, к увеличению количества носителей, переброшенных в область коллектора. Кроме того, по этой же причине несколько снижается базовый ток I_б, а поскольку характеристики снимаются при условии I_б=const, то при этом необходимо несколько увеличивать напряжение U_бэ, что приводит к некоторому возрастанию тока эмиттера I_э и, следовательно, тока коллектора I_к. Еще одной причиной некоторого роста I_к является то, что с увеличением U_кэ возрастает и та его часть, которая приложена к эмиттерному переходу в прямом направлении. Это тоже приводит к некоторому увеличению тока эмиттера I_э и, следовательно, тока коллектора I_к.

 

Спецификация к рис.1

 

№ п/п	Обозначение	Наименование	Технические данные	Номинал
	GI1	Генератор тока
	GV1	Генератор напряжения
	PA1	Амперметр	0 – 10 A	Iб
	PA2	Амперметр	0 – 10 A	Iк
	PV1	Вольтметр	0 – 300 В	Uбэ
	PV2	Вольтметр	0 – 300 В	Uкэ
	VT1	ГТ403

 

 

Спецификация к рис.2

 

№ п/п	Обозначение	Наименование	Технические данные	Номинал
	GV1	Генератор напряжения
	GV2	Генератор напряжения
	PA1	Амперметр	0 – 10 A	Iк
	PV1	Вольтметр	0 – 300 В	Uзи
	PV2	Вольтметр	0 – 300 В	Uси
	R1	Реостат	1 кОм
	VT1	КП101

 

Задача 1.

Определение физических свойств природного газа.

По известному компонентному составу нефтяного газа (табл. 1.1), давлению и температуре пласта определить ρ_г, М_ср, Р_кр, Т_кр, , ρ_г(Р,Т), Ζ, μ_г(Р,Т), С_р.

Газ – природная смесь углеводородных и неуглеводородных соединений и элементов, находящихся в пластовых условиях в газообразной фазе, либо в растворенном виде в нефти или воде, а в атмосферном условиях - только в газообразном виде.

Дано:

№ Варианта	Р2	Р12	tпл
II			750С

 

Таблица 1.1- Компонентный состав нефтяного газа

	СН4	С2Н6	С3Н8	С4Н10	С5Н12	СО2	Н2S	N2
gi	0,312	0,165	0,191	0,084	0,022	0,014	0,014	0,198
ρi	0,6679	1,263	1,873	2,5185	3,22	1,848	1,434	1,205
Мi	16,042	30,07	44,09	58,12	72,15	44,01	34,08	28,016
Ркрi	46,95	49,76	43,33	38,7	34,35	75,27	91,85	34,65
Ткрi	190,55	305,43	369,82	425,16	469,65	304,2	373,6	126,26

 

Решение. 1. Вычислить плотность газа:

Плотность - это масса газа в единице объема газа. Размерность плотности в системе СИ – кг/м³. Плотность газа определенного состава определяется как сумма произведений плотности отдельных компонентов на их объемное содержание:

(1)

ρ_г = 0,312*0,6679+0,165*1,263+0,191*1,873+0,084*2,5185+0,022*3,22+

+0,014*1,848+0,014*1,434+0,198*1,205 = 1,3415 кг/м³;

2. Вычислить среднюю молекулярную массу:

Молекулярная масса определяется как сумма произведений молекулярной массы отдельных компонентов на их объемное содержание. Размерность молекулярной массы в системе СИ – кг/моль

(2)

М_ср = 0,312*16,042+0,165*30,07+0,191*44,09+0,084*58,12+0,022*72,15+

+0,014*44,01+0,014*34,08+0,198*28,016 = 31,498 кг/моль;

 

3. Вычислить критическое давление:

Критическое давление (Ркр) – давление, соответствующее критической точке, выше которой в однокомпонентной системе жидкая и газовая фаза вещества не могут равновесно существовать. Размерность критического давления в системе СИ – кг/см². Критическое давление газа определяется как сумма произведений критических давлений отдельных компонентов на их объемное содержание:

(3)

Р_кр = 0,312*46,95+0,165*49,76+0,191*43,33+0,084*38,7+0,022*34,35+

+0,014*75,27+0,014*91,85+0,198*34,65 = 44,342 кг/см²;

 

4. Вычислить критическую температуру:

Критическая температура (Ткр) – температура, выше которой газ не может быть превращен в жидкость, ни при каком давлении. Размерность критической температуры в системе СИ – К. Критическая температура газа определяется как сумма произведений критических температур отдельных компонентов на их объемное содержание:

(4)

Т_кр = 0,312*190,55+0,165*305,43+0,191*369,82+0,084*425,16+0,022*469,65+

+0,014*304,2+0,014*373,6+0,198*126,26 = 261,02 К;

 

 

5. Вычислить относительную плотность газа по воздуху:

Относительная плотность газа - отношение масс равных объемов сухого газа и сухого воздуха при одинаковых условиях по температуре и давлению.

(5)

= 1,3415/1,205 = 1,113 кг/м³;

 

где: ρ_в = 1,205 кг/м³ при t = 20⁰С, Р = 760 мм.рт.ст.