Программа работы и методические указания по ее выполнению

 

В процессе работы проводятся исследования входных и выходных характеристик для двух схем включения транзистора – с общей базой и с общим эмиттером. Для выполнения исследований необходимо:

1. Ознакомиться с основными теоретическими положениями и подготовить ответы к поставленным вопросам.

2. Выписать основные параметры исследуемого транзистора.

3.

Рис. 5.6

Установив основные органы управления характериографом в исходные положения, собрать схему с общей базой для исследования выходных статических характеристик транзистора (рис. 5.6). Предполагается, что исследуется p–n–р-транзистор. ГСТ задаёт дискретные значения эмиттерного (входного) тока. Ток эмиттера имеет ступенчатую форму и устанавливается  с  помощью генератора   тока   на   поле   STEP GENERATOR переключателем STEP/OFFSET AMPL и ручками NUMBER OF STEPS и OFFSET. При этом каждой ступени эмиттерного тока соответствует одна кривая из семейства выходных характеристик на экране. Количество кривых определяется количеством ступеней генератора тока – дискретных значений тока эмиттера. В данном измерении при установке ручки NUMBER OF STEPS на поле STEP GENERATOR в крайнее против часовой стрелки положение количество кривых равно пяти, причём первая из них должна соответствовать нулевому току эмиттера.

Для сборки измерительной схемы необходимо:

3.1. Соединить проводниками гнёзда C, B и E коммутационной панели левого набора гнёзд с гнёздами C, B и E, предназначенными для подачи напряжений на полупроводниковые приборы.

3.2. Установить исследуемый транзистор на внешний коммутационный блок используя гнёзда на поле Биполярный транзистор сегмента Выходные характеристики – ОБ.

4. Для измерения выходных статических характеристик в схеме с общей базой:

4.1. Установить переключатель 25 на поле STEP GENERATOR в положение  (отжато) для подачи положительного напряжения (тока) на эмиттер транзистора.

4.2. Установить переключатель STEP/OFFSET AMPL на поле STEP GENERATOR в положение 2 мА.

4.3. Включить питание характериографа кнопкой POWER.

4.4. Ручкой VOLTS/DIV на поле HORIZ установить цену деления по горизонтали V_CE, равную 0,1 В.

4.5. Установить цену деления по вертикали I_C = 2 мА на поле VERTICAL с помощью переключателя CURRENT/DIV.

4.6. Нажав кнопку RIGHT на коммутационной панели TEST SET для отключения транзистора от внешнего коммутационного блока, ручками POSITION на полях VERTICAL и HORIZ совместить точку на экране с центром координатной сетки на экране характериографа. Нажать кнопку LEFT.

4.7. Установить ручку NUMBER OF STEPS на поле STEP GENERATOR в крайнее против часовой стрелки положение.

4.8. Установить переключатель VOLTS/DIV на поле HORIZ в положение  и ручкой OFFSET на поле STEP GENERATOR совместить крайнюю левую точку с центральной вертикальной линией координатной сетки на экране. При этом на выходе генератора ступенчатого напряжения (тока) формируется ступенчатый ток с токами ступеней 0, 2, 4, 6, 8 мА, определяющими ток эмиттера. Им будут соответствовать пять выходных характеристик. Вернуть переключатель VOLTS/DIV в положение 0,1 В.

4.9. Нажать переключатель DC/AC на поле COLLECTOR SUPPLY для подачи переменного напряжения на коллектор исследуемого транзистора.

4.10. Медленно увеличивая приложенное к коллектору транзистора напряжение с помощью ручки VARIABLE COLLECTOR при переключателе MAX PEAK VOLTS, установленным в положение 5 В, добиться чтобы все выходные характеристики по горизонтали достигли напряжения −0,5 В (крайняя левая вертикальная линия основной координатной сетки на экране). При этом на экране присутствуют пять выходных характеристик, верхняя из которых соответствует нулевому току эмиттера, нижняя – току эмиттера 8 мА. Снять зависимости по точкам I = f(U) (коллекторного тока от напряжения «коллектор-база»), занося данные в таблицу. Для каждой кривой снять не менее 8 точек, одна из которых – для нулевого напряжения. Наибольшее количество точек взять в области положительных напряжений (правее центральной вертикальной линии).

4.11. Установив переключатель VOLTS/DIV на поле HORIZ в положение 1 В, нажав переключател INV и отжав переключатель DC/AC  на поле COLLECTOR SUPPLY, увеличить выходное напряжение ручкой VARIABLE COLLECTOR так, чтобы самая нижняя из выходных характеристик достигла коллекторного напряжения примерно −5 В. Добавить в соответ

Рис. 5.7

ствующие таблицы точки для −5, −3 и −1В.

5. Собрать схему для измерения входных характеристик биполярного транзистора в схеме с общей базой, изображённую на рис. 5.7. Для этого, предварительно установив органы управления характериографа в исходные положения:

5.1. Соединить проводниками гнёзда C  и E коммутационной панели левого набора гнёзд с гнёздами C  и E, предназначенными для подачи напряжений на полупроводниковые приборы. Следует обратить внимание на то, что гнёзда B в данных измерениях не используются.

5.2. Установить на внешний коммутационный блок исследуемый транзистор используя гнёзда на поле Биполярный транзистор сегмента Входные характеристики – ОБ.

5.3. Убедившись в том, что внешний источник питания отключён от сети, соединить его выход проводниками с гнёздами ,  коммутационного блока, обратив внимание на то, что гнездо с маркировкой − p–n–p,  + n–p–n должно быть соединено с отрицательным полюсом внешнего источника  питания  для  подачи отрицательного  напряжения  на коллектор p–n–p-транзистора относительно его базы.

6. Измерить входные характеристики в схеме с общей базой для двух значений напряжения «коллектор–база»:  и :

6.1. Для снятия входных характеристик p – n –р-транзисторов отжать кнопку INV на поле COLLECTOR SUPPLY для подачи положительного напряжения на эмиттер относительно базы (для n –р– n-транзисторов кнопку INV нажать).

6.2. Переключатель MAX PEAK VOLTS установить в положение 5 V.

6.3.  Выбрать предел переключателя VOLTS/DIV V_CE 0,2 В (при возможности – 0,01 В).

6.4. Выбрать предел переключателя CURRENT/DIV I_C = 1 mA.

6.5. Убедившись в том, что ручка VARIABLE COLLECTOR установлена в положение 0, включить характериограф.

6.6. Совместить точку на экране с нижним левым углом координатной сетки ручками POSITION на полях VERTICAL и HORIZ.

6.7. Включить внешний источник и установить его выходное напряжение равным 5 В.

6.8. Ручкой VARIABLE COLLECTOR увеличивать выходное напряжение характериографа до тех пор, пока входной ток не достигнет 10 мА (десять делений по вертикали).

6.9. Снять входную характеристику для U_КБ = −5 В по точкам (восемь-десять точек, наибольшее количество точек выбрать в области максимальной кривизны зависимости).

6.10. Установить напряжение внешнего источника равным нулю, для чего отключить его от коммутационного блока и соединить проводником гнёзда U_КЭ, U_КБ. Повторить измерения для U_КБ = 0 В.

7. Собрать схему для измерения выходных характеристик биполярного транзистора в схеме с общим эмиттером , изображённую на     рис. 5.8. Для этого, предварительно установив органы управления характериографа в исходные положения:

7.1.

Рис. 5 .8

Соединить проводниками гнёзда C, B  и E левого набора гнёзд коммутационной панели характериографа с гнёздами C, B  и E внешнего коммутационного блока, предназначенными для подачи напряжений на полупроводниковые приборы.

7.2. Установить исследуемый транзистор на внешний коммутационный блок, используя гнёзда на поле Биполярный транзистор сегмента Выходные характеристики – ОЭ.

7.3. Нажать кнопку 25 на поле STEP GENERATOR для подачи отрицательного тока базы при работе с p–n–p-транзистором.

7.4. Нажать кнопку INV на поле VARIABLE COLLECTOR для подачи отрицательного напряжения на коллектор при работе с p–n–p-транзистором.

7.5. Переключатель STEP/OFFSET AMPL установить в положение 0,1 мА.

7.6. Включить питание характериографа.

7.7. Переключателем CURRENT/DIV на поле VERTICAL установить цену деления по вертикали I_C, равную 1мА.

7.8. Переключателем VOLTS/DIV на поле HORIZ установить цену деления по горизонтали V_CE, равную 1 В.

7.9. Ручками POSITION на полях VERTICAL и HORIZ совместить точку с центром координатной сетки на экране характериографа по горизонтали и с нижней линией по вертикали.

7.10. Установить переключатель CURRENT/DIV на поле VERTICAL в положение .

7.11. При установке ручки NUMBER OF STEPS на поле STEP GENERATOR в крайнее против часовой стрелки положение на экране наблюдаются 5 точек, нижняя из которых соответствует минимальному току генератора тока (току базы). Ручкой OFFSET совместить её с нижней линией координатной сетки. На пределе 0,1 mА переключателя STEP/OFFSET токов ступеней это будет соответствовать пятиступенчатому току базы со значениями токов ступеней 0; 0,1; 0,2; 0,3; 0,4 мА.

7.12. Перевести переключатель CURRENT/DIV на поле VERTICAL в положение 2 мА.

7.13. Увеличивать выходное напряжение ручкой VARIABLE COLLECTOR до тех пор, пока самая нижняя на экране выходная характеристика, соответствующая максимальному току базы, не достигнет −5 В (по горизонтали).

7.14. Занести в таблицу результаты измерений точек на пяти кривых выходных характеристик. Точки на кривых следует выбирать так, чтобы более подробно снять те их участки, на которых изменения тока большие. Участки с малыми вариациями ток коллектора можно снимать менее подробно. Достаточным количеством точек можно считать 7–8 на каждую кривую.

8.

Рис. 5.9

Собрать схему для измерения входных характеристик биполярного транзистора в схеме с общим эмиттером  для двух значений напряжения «коллектор–эмиттер» ( = 0 и –5 В), изображённую на рис. 5.9. Для этого, предварительно установив органы управления характериографа в исходные положения:

8.1. Соединить проводниками гнёзда C  и E коммутационной панели левого набора гнёзд характериографа с гнёздами C  и E, предназначенными для подачи напряжений на полупроводниковые приборы. Следует обратить внимание на то, что гнёзда B не используются.

8.2. Установить исследуемый транзистор на внешний коммутационный блок, используя гнёзда на поле Биполярный транзистор сегмента Входные характеристики – ОЭ.

8.3. Убедившись в том, что внешний источник питания отключён от сети, соединить его выход проводниками с гнёздами U_КЭ, U_КБ коммутационного блока, обратив внимание на то, что гнездо с маркировкой − p–n–p, + n–p–n должно быть соединено с отрицательным полюсом источника питания для подачи отрицательного напряжения на коллектор p–n–p-транзистора относительно его эмиттера.

9. Измерить входные характеристики в схеме с общей базой для двух значений напряжения коллектор–база  и :

9.1. Для снятия входных характеристик p – n –р-транзисторов в схеме с ОЭ нажать кнопку INV на поле COLLECTOR SUPPLY для подачи отрицательного  напряжения  на  базу  относительно  эмиттера  (для исследования n –р– n-транзисторов кнопку INV отжать).

9.2. Переключатель MAX PEAK VOLTS установить в положение 5 V.

9.3.  Выбрать предел переключателя VOLTS/DIV V_CE 0,1 В.

9.4. Выбрать предел переключателя CURRENT/DIV I_C = 1 mA.

9.5. Убедившись в том, что ручка VARIABLE COLLECTOR установлена в положение 0, включить характериограф.

9.6. Совместить точку на экране с правым верхним углом координатной сетки ручками POSITION на полях VERTICAL и HORIZ.

9.7. Включить внешний источник и установить его выходное напряжение равным 5 В.

9.8. Ручкой VARIABLE COLLECTOR увеличивать выходное напряжение характериографа до тех пор, пока входной ток не достигнет 1 мА.

9.9. Снять входную характеристику для U_КЭ = −5 В по точкам (восемь-десять точек, наибольшее количество точек выбрать в области максимальной кривизны зависимости), занося результаты измерений в таблицу.

9.10. Установить напряжение внешнего источника равным нулю, для чего отключить его от коммутационного блока и соединить проводником гнёзда U_КЭ, U_КБ. Повторить измерения для U_КЭ = 0 В. Входной ток, регулируемый ручкой VARIABLE COLLECTOR, должен достичь значения 10 мА.

Содержание отчёта

1. Схемы установок для исследования транзисторов.

2. Таблицы произведённых измерений.

3. Графики, построенные по результатам измерений.

4. Расчётные значения h-параметров.

Контрольные вопросы

1. В каких режимах может работать биполярный транзистор?

2. Какие факторы определяет усилительные свойства транзистора?

3. Какими отличительными особенностями характеризуются три схемы включения транзистора?

4. Как объяснить особенности статических характеристик в различных схемах включения транзистора?

5. Перечислите h-параметры транзистора и укажите способ их экспериментального определения.