Мета роботи – зняття вхідної і вихідної характеристик транзистора в схемі з спільною базою і визначення його h – параметрів за статичними характеристиками. Теоретичні відомості Серед напівпровідникових приладів важлива місце займає транзистор, який застосовується для підсилення і перетворення електричних сигналів і має три виводи. Найбільше розповсюдження отримали транзистори з двома п-р переходами, які називають біполярними, оскільки їх робота основана на використанні носіїв заряду обох знаків. Транзистор побудований на основі напівпровідникової монокристалічної пластини, в якій створені три області з різними типами електропровідності. Середня область транзистора називається базою, одна крайня область -емітером, а друга - колектором. Таким чином транзистор має два п-р переходи: емітермий - між емітером і базою і колекторний - між базою і колектором. Віддаль між цими переходами повинна бути дуже малою (одиниці мікрометра), окрім цього концентрація домішок у базі завжди иа декілька порядків менша ніж в емітері і колекторі. В залежності від полярності напруги на його переходах, транзистор може працювати в трьох режимах. В активному режимі на емітериому переході напруга пряма, а на колекторному - зворотна. В режимі відсічки або закривання на обидва переходи подасться зворотна напруга. Якщо на обох переходах напруга пряма, то транзистор працює в режимі насичення. Різновидністю активного режиму є інверсне ввімкнення транзистора, коли емітерний перехід зміщений у зворотному, а колекторний в прямому напрямках. Активний режим є основним і використовується в підсилювачах і генераторах. Оскільки область бази мала, а концентрація дірок в ній низька, то більшість електронів, яка проходить через базу, не встигає рекомбінувати з дірками бази і досягає колекторного переходу. Тільки незначна кількість електронів рекомбінує в базі з її дірками. В результаті рекомбінації виникає струм бази.
Струм бази - це явище небажане, і навіть у багатьох випадках шкідливе. Переважно він складає незначну частину струму емітера. Повний струм колектора транзистора складає
де - коефіцієнт передачі струму емітера, значення якого переважно складає (0,950,99); - некерований зворотний струм колектора. Схема для дослідження, необхідні прилади Схема для зняття характеристик транзистора при його ввімкненні з спільною базою наведена на рис.1 (полярність джерел живлення показана для випадку дослідження транзистора з провідністю р-п-р типу). Підбираючи елементи схеми, необхідно знати допустимі значення струмів напруг досліджуваного транзистора. У табл.1 наведені електричні параметри деяких біполярних транзисторів з провідністю типу р-п-р.
Рис.1. Схема для дослідження транзистора з спільною базою Таблиця 1 Електричні параметри деяких типів транзисторів Тип транзистора Максимально допустимий постійний Струм колектора Iк.макс , мА Максимально допустима напруга між колектором і емітером Uкв макс , В Максимально допустима напруга між колектором і базою Uкб макс , В Максимально допустима напруга між емітером і базою Uеб макс , В Максимально допустима потужність, яка розсіюється на колекторі Pк макс , Вт
П27 6 5 5 5 30
КТ203А 10 60 60 30 150
ГТ109А 20 6 10 5 30
МП41 20 15 15 15 150
КТ361А 50 25 25 4 150
КТ3107А 100 25 30 5 300
КТ503А 150 25 40 5 350
У схемі є два джерела живлення, що дозволяє незалежно змінювати напругу на емітерному і колекторному переходах. При дослідженні малопотужних транзисторів джерелом е.р.с. Е1 може служити сухий елемент чи акумулятор, що дає напругу порядку декількох вольт, а джерелом е.р.с. Е2 - батарея чи випрямляч на (2030) В. Потенціометри R1 і R'1 — низькоомний з опором у декілька десятків Ом. Послідовне ввімкнення цих потенціометрів дозволяє плавно змінювати напругу на ділянці емітер-база. Потенціометр R2 - високоомний (одиниці кілоом). Вимірювальні прилади у вхідному і вихідному колах транзистора повинні бути розраховані на вимірювання постійних струмів і напруг. Доцільно застосовувати прилади магнітоелектричної системи, не забуваючи, що при під'єднати їх у схему необхідно дотримуватися відповідної полярності. Межі вимірювальних приладів повинні бути зручними для зняття вхідних і вихідних характеристик і залежати від значень струмів і напруг у колах досліджуваного транзистора. Складання і випробування схеми Досліджуваний транзистор, джерела живлення, вимірювальні прилади і потенціометри з'єднують за схемою, зображеною на рис.1. Після перевірки приступають до випробування схеми. Для цього потенціометром R2 встановлюють напругу на ділянці колектор-база Uкб порядку (5060)% від максимально допустимого значення цієї напруги для досліджуваного транзистора. Підтримуючи цю напругу сталою, змінюють напругу Uеб (за допомогою потенціометрів R1 і R'1 ) і стежать за показами міліамперметра, що вимірює струм емітера Iе значення якого повинно змінюватися в межах, достатніх для зняття вхідної характеристики транзистора. Потім перевіряють можливість зняття вихідної характеристики, встановлюючи повзунки потенціометрів R1 і R'1 у середнє положення, підтримуючи значення струму емітера Iе , незмінним. Змінюючи напругу Uкб стежать за значенням струму колектора Ік. Зняття вхідних статичних характеристик транзистора Iе=f(Uеб) при Uкб=const Перед зняттям характеристик готують таблицю спостережень (табл.2). Вхідні статичні характеристики транзистора знімають для двох значень напруги Uкб, для Uкб =0 В і значення напруги Uкб що складає (210) В. Значення напруг U’кб і U”кб залежать від типу досліджуваного транзистора. Для малопотужних транзисторів напругу між базою і емітером Uеб, змінюють потенціометрами R1 і R'1 від 0 до (300700) мВ через (2030) мВ. Зняття вихідних статичних характеристик транзистора Iк = f(Uкб) при Iе=const Дані спостережень записують у табл. 3. Вихідні статичні характеристики знімають для чотирьох значень струму емітера Iе, I’е, I”е, та I’’’е які встановлюють потенціометрами R1 і R'1 і підтримують у процесі спостережень незмінними. Значення струмів емітера залежать від типу досліджуваного транзистора. Для малопотужних транзисторів напругу Uкб змінюють потенціометром R2 від 0 до (1030) В через (23) В. Побудова статичних характеристик транзистора На підставі експериментальних даних, які занесені в табл.2 і табл.3, будують сімейства вхідних і вихідних статичних характеристик досліджуваного транзистора в схемі з спільною базою. Визначення h – параметрів за статичними характеристиками транзистора Для визначення h – параметрів транзистора використовують метод характеристичного трикутника. На вхідних характеристиках транзистора будують характеристичний трикутник abc з якого знаходимо h11б - вхідний опір транзистора в схемі з спільною базою при Uкб =0, де Uбе = bс, а = аb З цього ж трикутника визначаємо h126 - коефіцієнт зворотного зв'язку за напругою транзистора в схемі з спільною базою
де Uбе = bс Параметри h21б і h22б визначають за вихідними характеристиками. Побудувавши характеристичний трикутник fnk знаходиш h21б - коефіцієнт підсилення транзистора за струмом в схемі з спільною базою.
де = ef З цього ж характеристичного трикутника jnk на вихідній характеристиці визначаємо h22б - вихідну провідність транзистора в схемі з спільною базою
де = nk Таблиці Таблиця 2 Транзистор типу ___________ Uкб = В U’кб = В U”кб = В
