Порядок выполнения работы. Статические характеристики и параметры биполярного транзистора

Статические характеристики и параметры биполярного транзистора. Схема с ОБ

Цель работы

Изучить работу биполярного транзистора при его включении по схеме с общей базой в статическом режиме. Определить его параметры при нормальной и повышенной температурах.

Домашнее задание

Запишите справочные данные транзистора в таб. 6. Значение параметра h₂₁ в справочных данных приведено для схемы с ОЭ. Необходимо пересчитать его значение для схемы с ОБ Таблица 6

Порядок выполнения работы

1. Соберите схему рис. 11. На схеме Ie – источник тока для питания цепи эмиттера, выбираете из меню компонент Place Source , группа Signal_Current, элемент DC_CURRENT. Е_k ‑ источник коллекторного питания, выбираете из того же меню, элемент DC_POWER. Для измерения напряжения между эмиттером и базой транзистора U_eb включен мультиметр XMM1, в цепь коллектора для измерения тока коллектора I_k включаем мультиметр XMM2. Обратите внимание на полярность источников и приборов. Двойным щелчком по изображению прибора ХММ1 откройте его окно и установите режим измерения постоянного напряжения (щелчком ЛКМ нажмите кнопки управления и как показано на рисунке). Затем нажмите кнопку Set и установите сопротивление амперметра (Ammeter resistance) равным 0,01 Ом, вольтметра (Voltmeter resistance) – 10 МОм и нажмите кнопку Accept. Аналогично установите прибор ХММ2 в режим измерения постоянного тока ( и ), значения сопротивлений такие же, как и для прибора ХММ1.

Так как вольтметр имеет большое собственное сопротивление, то можно пренебречь протекающим через него током и полагать, что ток эмиттера транзистора равен току источника Ie. Напряжение между коллектором и базой U_КБ будем полагать равным Ek, так как падением напряжения на малом собственном сопротивлении амперметра можно пренебречь. В отчете к работе дать оценку погрешности измерений.

Из меню реальных компонент Place Transistor выберите транзистор заданного типа.

Рис. 11. Схема для снятия характеристик транзистора

В меню Simulate/Interactive Simulation Settings в окне выберите вкладку Analysis Options и щелчком ЛКМ выберите значение . Нажмите кнопку Customize. В открывшемся окне на вкладке Global нажмите кнопку и затем ОК. После этого в окне щелчком ЛКМ выберите значение и нажмите ОК.

Установите ток источника тока Ie равным 1 мА, напряжение Е_К равным 5 В. Включите режим моделирования и убедитесь, что схема работает.

2. Снимите входную (эмиттерную) характеристику транзистора I_e = f(U_eb) при U_kb = 5В. При снятии входных характеристик удобно задавать значения тока эмиттера и измерять напряжение между эмиттером и базой U_eb. Ток эмиттера изменяете от 0,1 мА до 15 мА. Рекомендуются значения тока эмиттера 0, 1мА, 0,2 мА, 0,5мА, 1 мА и т.д. По результатам измерений заполните строку таб. 7 (строка Uкэ=5В, Т= 27^оС).

Повторите измерения для Uкэ=0В. Для получения значения напряжения U_КЭ = 0В отключите коллектор транзистора от источника Е_К и замкните его на общую шину. Результаты измерений занесите во вторую строку таб.7 (строка Uкэ=0В, Т= 27^оС), рекомендуется снять участок характеристики от 2мА до 15мА.

Таблица 7

Снимите входную (базовую) характеристику транзистора I_б = f(U_бЭ) при U_КЭ = 5В и температуре окружающей среды 60^оС при значениях тока эмиттера от 2 ма до 15 мА.

Установите значение тока эмиттера. Затем выберите в меню анализа опцию Simulate/Analyses/Temperature Sweep, на вкладке Analysis Parameters задайте начальное и конечное значения температуры равное 60^oC. Нажмите кнопку More и в выпадающем списке Analysis to sweep выберите вариант DC Operating Point. Затем перейдите на вкладку Output, нажмите клавишу More и ставшую доступной кнопку . Из списка Parameter выберите напряжение база-эмиттер vbe (B-E voltage) и нажмите ОК. Обозначение @qq1[vbe] появится в окне Variables in circuit. Щелчком ЛКМ выделите обозначение @qq1[vbe] и нажмите кнопку Add – обозначение будет перенесено в правое окно . Если в этом окне имеются какие-либо иные обозначения, выделите их щелчком ЛКМ и удалите из окна, нажав кнопку Remove. Для получения результата нажмите кнопку Simulate - в открывшемся окне будет показано значение напряжения эмиттер-база при заданной температуре и установленном значении тока эмиттера.

На рисунке напряженин U_be=0,567В. Обратите внимание, что мы получили значение напряжения базы относительно напряжения эмиттера, а нам нужно напряжение жмиттера относительно общей шины. Для npn-транзистора сно численно равно полученному значению, но имеет знак минус, т.е. U_эб=-0,567В.

Повторите измерения для остальных значений тока базы. При этом не нужно выполнять предварительные установки параметров – достаточно для очередного значения тока выбрать в меню анализа опцию Simulate/Analyses/Temperature Sweep и нажать кнопку Simulate.

Постройте графики статических входных (базовых) характеристик. Определите h_11б ‑параметр транзистора. Для этого на середине линейного участка входной характеристики (токи эмиттера 5, соответствующей напряжению U_КЭ = 5 В и температуре 27^оС, постройте характеристический треугольник. Определите h_11б = DU_эб/DI_Э (аналогично определению прямого дифференциального сопротивления диода). Вершины треугольника должны совпадать со значениями в таб. 7.

Определите значение h_11Э = DU_ЭБ/DI_б. при температуре 60^оС.

3. Снимите семейство выходных статических характеристик I_К = f(U_КБ) при I_Э = const. Рекомендуется взять значения токов эмиттера I_Э равными 3, 6, 9, 12 и 15 миллиампер.При I_Э = 3мА напряжение U_КЭ изменяете от нуля до U_КЭдоп (но не более чем до 20 В). При I_Э =15мА - от нуля до 5В, при I_Э =12мА – до 10В, при I_Э =9мА – до 15В и при остальных двух значениях до 20В. Результаты измерений занесите в таб. 8.

При всех режимах рассеиваемая на коллекторе транзистора мощность не должна превышать допустимую для данного транзистора (U_КЭ·I_К < P_Кmax).

Определите значения тока коллектора при температуре 60^оС и напряжениях U_КЭ равных 2В, 5В и 10В, токах эмиттера 6мА и 9мА. результаты занесите в таб. 8. Методика получения значений при температуре, отличающейся от 27^оС, приведена выше. Выходной параметр – ток коллектора в списке Parameter обозначен как ic, а в окне как @qqt[ic].

Таблица 8

5. Постройте графики статических выходных (коллекторных) характеристик. Определите параметры транзистора h₂₂ и h₂₁.

По выходной характеристике снятой при токе эмиттера I_Э =9мА определите параметр h_22Б = DI_К/DU_КЭ. Рекомендуется взять значения U_КЭ 2 и 5 В (DU_КЭ=3В) или 5 и 10 В (DU_КЭ=5В).

При напряжении на коллекторе U_КЭ = 5 В определите параметр h_21Б = DI_К/DI_Э при U_КЭ=сonst. Значения тока коллектора возьмите из таб.8 при I_Э=6мА и 9мА.

Определите параметры h₂₂ и h₂₁. при температуре 60^оС.

Сведите результаты в таб. 9.

Таблица 9

Содержание отчета

Отчет о работе должен содержать следующие разделы:

- цель работы, справочные параметры исследуемого транзистора, необходимые пояснения;