Полупроводниковые приборы

   2.

   3.

  …

   r_бэ

   А  
 

     По данным таблицы построить семейство входных характеристик. Пользуясь методикой расчета h – параметров определить дифференциальные входные сопротивления  

                

и коэффициент обратной связи по напряжению

. 

Задание 2. Снятие семейства проходных (передаточных)

                   характеристик биполярного  транзистора 

                   и  определение  крутизны и h – параметров.  

     Проходная или передаточная характеристика – это зависимость тока коллектора от изменения напряжения на базе при постоянном напряжении коллектор – эмиттер:

    при    .

     Задаваясь постоянными значениями  U_кэ, резистором “ток коллектора” по вольтметру V₂, изменяя U_бэ резистором “ток базы” по вольтметру V₁, снять соответствующие показания I_к по mA.

     Результаты измерений занести в таблицу 2.

Таблица 2

 №                  U_кэ = 2 В                            U_кэ = 4 В                               U_кэ = 8 В

 п/п          U_бэ, В           I_к, mА           U_бэ, В          I_к, mА             U_бэ, В           I_к, mА

 

  1.

  2.

  3.

 … 

 S_экс

 S_расч

  β 

     По данным таблицы построить  семейство проходных характеристик транзистора. Графически по данным эксперимента определить крутизну:     при    .

     Крутизну  можно рассчитать и   теоретически, используя формулу:

, где  .

     Экспериментальные и теоретические  значения крутизны сравнить и  занести в таблицу 2.

     Используя значения r_вх и крутизны S, рассчитать h₂₁=β – коэффициент передачи тока базы.

     Результаты вычислений свести  в таблицу 2. 
 

Задание 3. Снятие семейства выходных характеристик

                   биполярного транзистора и экспериментальное 

                   определение  h – параметров.

     Выходная характеристика – это зависимость тока коллектора I_к от изменения напряжения коллектор – эмиттер U_кэ при постоянных значениях тока базы I_б: .

     При постоянных значениях тока  базы I_б, измеряемых по “μА”, изменять напряжение коллектор – эмиттер по вольтметру V₂ и наблюдать изменение при этом тока коллектора I_к по миллиамперметру “mA”.

     Выбрав оптимальное количество  экспериментальных точек на кривой снять показание приборов и занести их в таблицу 3. 

Таблица 3

  №            I_б = 20μА                 I_б = 40 μА                  I_б = 60 μА               I_б = 80 μА

 п/п      U_кэ, В      I_к, mA      U_кэ, В       I_к, mA      U_кэ, В      I_к, mA      U_кэ, В      I_к, mA

  1.

  2.

 …

  r_кэ

 h₂₂

  β 

     Зависимость коллекторного тока от напряжения коллектор – эмиттер характеризуется дифференциальным выходным сопротивлением:

или выходной проводимостью – параметр  h₂₂:   .

По   выходным   характеристикам   можно  рассчитать  коэффициент 

усиления по току (коэффициент передачи тока базы) h₂₁:

    при   .

     Рассчитать эти параметры транзистора  и свести их в таблицу 3. 
 

Исследование  вольтамперных характеристик  n-канального полевого транзистора с p-n-переходом и определение его основных параметров.

     Для изучения работы полевого  транзистора в лабораторном стенде  собрана цепь, схема которой представлена на рис.18. 

                                                                                I_c 
 

                                                C

                                       З                                                +

                                                                      U_cи                U_п 

         _                                         И                                   _   

   U_вх                           U_зи  

          +

                                                                                                  Рис.18 

 

U_вх – источник постоянного тока с регулируемым выходным напряжением  - (0 ÷ 4 В);

U_п – источник постоянного тока с регулируемым выходным напряжением +(0 ÷ 8 В);

U_зи – напряжение затвор – исток, измеряемое вольтметром V₁;

U_cи – напряжение сток – исток, измеряемое вольтметром V₂;

I_с – ток стока, измеряемый миллиамперметром “mA”.

     Для функционирования этой схемы  необходимо переключить: вход  вольтметра Щ1516 из разъема U_бэ в разъем U_зи, вход вольтметра Щ1516 из разъема U_кэ в U_cи. Тумблер К₁ в положение “полевой транзистор”. 

Задание 4. Снятие сток – затворной характеристики полевого

                   транзистора. 

     Передаточная (сток  – затворная) характеристика  полевого транзистора представляет собой зависимость тока стока от величины        напряжения        на        затворе       при      U_си = const:

.

     Для получения семейства этих характеристик необходимо резистором “ток стока” установить постоянное напряжение по вольтметру V₂ и, изменяя напряжение на затворе по показаниям вольтметра V₁, наблюдать изменение силы тока стока “I_c”.

     Произвести измерение параметров  кривых I_c = f (U_зи) в приемлемом количестве точек. Результаты эксперимента свести в таблицу 4.

Таблица 4

  №                 U_си = 2 В                               U_си = 4 В                             U_си = 8 В

 п/п          U_зи, В           I_с, mA           U_зи, В             I_с, mA           U_зи, В          I_с, mA

  1.

  2.

 …

 U_отс

 S_эксп

 S_max 
 

     По передаточной характеристике транзистора определить крутизну: .

     Зная напряжение отсечки U_отс  при I_с = 0 и учитывая  уравнение

, определить максимальное значение  крутизны:

,   где I_си – ток  стока  при  U_зи = 0.

     Результаты расчетов свести в  таблицу 4.                                              
 
 
 
 

Задание 5. Снятие семейства выходных характеристик полевого

                   транзистора. 

    Выходная характеристика – это зависимость тока стока I_с от напряжения сток – исток U_си при постоянном напряжении затвор – исток U_зи :    при .

    Установив постоянные значения U_зи по вольтметру V₁, изменяя напряжение U_си по вольтметру V₂, наблюдать изменение силы тока стока I_с по миллиамперметру “mA”.

    Результаты эксперимента свести в таблицу 5.

Таблица 5

   №           U_зи = 0 В                 U_зи = -0,5 В               U_зи = -1 В              U_зи = -1,5 В

  п/п     U_си, В      I_с, mA      U_си, В     I_с, mA       U_си, В      I_с, mA       U_си, В     I_с, mA

   1.

   2.

  …

  r_вых

  K_u   

     Построив семейство выходных характеристик, определить:

1. Дифференциальное выходное сопротивление: 

   при   .

2. Коэффициент усиления по напряжению:

  при   .

    Результаты расчетов свести в  таблицу 5. 
 

Задание 6. Компьютерное моделирование лабораторного

                    эксперимента.

Используя программное обеспечение, предлагаемое преподавателем  (Electronics Workbench 3.0E или CircutMaker v.5.0), построить на экране компьютера экспериментальную схему для исследования биполярного    транзистора. Задать для транзистора по данным справочной литературы параметры аналогичные экспериментальному: КТ503А.

2. Используя возможности компьютерного измерителя ВАХ, наблюдать семейства исследуемых вольт-амперных характеристик и сравнить их  с экспериментальными.
3. Провести аналогичный компьютерный анализ для полевого транзистора КП307.
4. Графический материал распечатать на принтере и приложить к отчету.

 

     После выполнения всех заданий  сделайте выводы по работе  и ответьте на следующие вопросы:

1. Чем различаются симметричный и несимметричный p-n-переходы?
2. Составьте схему стабилизатора напряжения со стабилитроном.
3. Составьте схему выпрямителя переменного тока.
4. Объясните усилительные свойства полевых и биполярных транзисторов.
5. Какие усилительные электронные приборы управляются напряжением? Управляются током?
6. Назовите параметры, описывающие транзистор как четырехполюсник. Каков их физический смысл?
7. Проведите сравнительный анализ биполярных и полевых транзисторов, а также полевых транзисторов с p-n-переходом и МДП транзисторов.