EMG TR-4805-1, TR-4805 User Manual

МОСКОВСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ

(ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

Лабораторная работа

«Исследование характеристик

биполярного транзистора»

Москва, 2006 г.

В биполярном транзисторе физические процессы определяются дви­жением носителей заряда обоих знаков, что и отражено в его названии. На
рисунке 1 приведены сечение (а), схематическое (б) и схемотехническое
изображение биполярного транзистора.

ЭББ

а)

n

p

n

n+

К

б)

Рисунок 1. Структура (а), схематическое (б) и схемотехническое

изображение (в) биполярного транзистора.

Биполярный транзистор содержит три полупроводниковые области с
чередующимися типами проводимости (p – n – p или n – p – n), которые на­зываются соответственно эмиттером, базой и коллектором. Эти области
разделены двумя взаимодействующими между собой p-n переходами:
эмиттерным и коллекторным. Взаимодействие между переходами обеспе­чивается благодаря тому, что расстояние между ними (толщина базы) мно­го меньше диффузионной длины неосновных носителей в базе. К полупро­водниковым областям созданы омические контакты и внешние выводы.
Принцип действия транзисторов типа p – n – p и n – p – n одинаков. В ра­боте рассматривают только транзисторы типа n – p – n, исследования тран­зисторов p – n – p типа проводятся аналогично, за исключением того, что
полярность рабочих напряжений и направления токов противоположны.

Возможны три схемы подключения транзистора: с общим эмитте­ром, общей базой и общим коллектором. В работе исследуются статиче-

2

ские характеристики транзистора в схемах с общим эмиттером и общей ба­зой.

Схема с общим эмиттером представлена на рисунке 2.

I

= I

ВХ

UВХ = U

Б

БЭ

I

вых=Ik

U

ВЫХ

= U

КЭ

Рисунок 2. Схема включения транзистора с общим эмиттером.

При данной схеме включения входным током является ток базы, а
входным напряжением – напряжение между базой и эмиттером. Выходны­ми являются ток коллектора и напряжение между коллектором и эмитте­ром.

I

= Iб ; Uвх=Uбэ;

вх

I

вых=Iк

; U

вых=Uкэ

.

Входная характеристика – это зависимость входного тока (в данном
случае тока базы) от входного напряжения при постоянном
выходе, т.е. на коллекторе:

I

=f(Uвх), или Iб=f(Uбэ) при Uкэ=const.

вх

Выходная характеристика – зависимость выходного тока (тока кол­лектора) от выходного напряжения при постоянном

I

вых

=f(U

), или Iк=f(Uкэ) при Iб=const

вых

токе базы.

Схема с общей базой представлена на рисунке 3.

напряжении на

3

Iвх= I

Uвх=UЭБ

Э

I

вых

U

= I

вых

К

= U

КБ

Рисунок 3. Схема включения транзистора с общей базой.

При данной схеме включения входным током является ток эмиттера,
а входным напряжением – напряжение между эмиттером и базой. Выход­ными являются ток коллектора и напряжение между коллектором и базой.

I

I

вых=Iк

; Uвх=Uэб;

вх=Iэ

; U

вых=Uкб

.

Входная характеристика – это зависимость входного тока (в данном
случае тока эмиттера) от входного напряжения при постоянном

напряже-

нии на выходе, т.е. на коллекторе:

I

=f(Uвх), или Iэ=f(Uэб) при Uкб=const

вх

Выходная характеристика – зависимость выходного тока (тока кол­лектора) от выходного напряжения при постоянном

I

вых

=f(U

), или Iк=f(Uкб) при Iэ=const.

вых

токе эмиттера.

Описание установки.

Исследование характеристик БП транзистора осуществляется с по­мощью характериоскопа, позволяющего получить на экране семейства
ВАХ п/п транзисторов. В состав лабораторной установки входят также
транзистор и разъем с тремя проводами. Транзистор припаян к плате с
тремя выводами. К среднему выводу присоединена база транзистора. К
выводу, окрашенному в красный цвет, присоединён коллектор. Плата с
транзистором вставляется в разъём с тремя проводами. Рекомендуется
вставлять плату таким образом, чтобы красный вывод коллектора соответ-

4

ствовал красному (розовому) проводу. Белый провод при этом будет соот­ветствовать базе, а чёрный – эмиттеру транзистора.

Штекеры проводов подсоединяются к различным гнёздам характе­риоскопа, в зависимости от схемы включения и снимаемой характеристи­ки.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Снимите семейства входных и выходных ВАХ в схеме с общим

эмиттером.

Для снятия семейства выходных ВАХ в схеме с общим эмиттером
поставьте переключатель "OFF" в нейтральное положение (рисунок П1-2
приложения 1) и подключите транзистор в соответствии с рисунком 4.

Рисунок 4. Схема подключения транзистора при снятии семейства

выходных ВАХ в схеме с общим эмиттером.

На приборе CHARACTERISCOPE установите ручки управления в
следующие положения:

– переключатель "НОR .VOLTS" в положение (0,5 – 1,0) В/дел;

– переключатель "VERT. CURRENT "в положение – 1 мА/дел.;

– переключатель "BASE STEPS" в положение "6";

– тумблер "STEP POL" в положение ''+";

– кнопка "ONE CURVE" отжата;

– переключатель "STEP AMPLITUDE" в положение (50 –100) мкА;

– переключатель "COLLECTOR SUPPLY" в положение – "+АС".

5

Включите питание прибора ручкой "SCALE ILLUM" и установите
удобный уровень освещенности шкалы. Время прогрева прибора не ме­нее 5 минут.

После того, как будут выставлены необходимые чувствительности,
полярности и количество шагов, можно включить изображение, переведя
переключатель "OFF" в соответствующие положение ÅилиÆ. В резуль-
тате на экране должно появиться семейство ВАХ. Каждая кривая семейст­ва соответствует постоянному значению входного тока на гнезде “B”.

После этого необходимо произвести балансировку. Балансировка
осуществляется вращением ручки "OFFSET". При вращении ручки
"OFFSET" семейство кривых синхронно перемещается по экрану. Для ба­лансировки нужно добиться такого положения, когда нижняя кривая при
движении семейства ВАХ сверху вниз остановится (при этом она будет
соответствовать I

=0); начало этой кривой (яркая точка) является началом

б

координат при построении графика ВАХ. После балансировки откоррек­тируйте чувствительность вертикального отклонения так, чтобы семейство
ВАХ занимало как можно большую часть экрана характериоскопа, и пере­рисуйте семейство выходных ВАХ на миллиметровку в масштабе доста­точно крупном для дальнейших вычислений (1 клетка на экране осцилло­графа ≤ 1см).

Для снятия семейства входных ВАХ в схеме с общим эмиттером по­ставьте переключатель "OFF" в нейтральное положение и подключите
транзистор в соответствии с рисунком 5.

Рисунок 5. Схема подключения транзистора для получения семейства

входных характеристик в схеме с общим эмиттером.

6