Краткие сведения для выполнения работы

1. ss(A, B, C, D)

2. tf

3. bode

4. step

5. pole

Краткие сведения для выполнения работы

В библиотеку EWB включено достаточно большое количество импортных биполярных транзисторов, отечественные аналоги которых можно найти в справочниках (например, Нефедов А.В., Гордеева В.И. Отечественные полупроводниковые приборы и их зарубежные аналоги. Справочник. М.:Радио и связь, 1990, 491 с.).

Набор задаваемых параметров для биполярных транзисторов собран в окнах-закладках. Основные параметры транзисторов:

IS – обратный ток коллекторного перехода, A (Saturation current);

BF – коэффициент усиления тока в схеме H₂₁(Forward current gain coefficient);

BR – коэффициент усиления тока в схеме при инверсном включении транзистора (эмиттер и коллектор меняются местами) (Reverse current gain coefficient);

RB - объемное сопротивление базы, Ом (Base ohmic resistance);

RE – объемное сопротивление эмиттера, Ом (Emitter ohmic resistance);

RC – объемное сопротивление коллектора, Ом;

CS – емкость коллектор-подложка, Ф (Substrate capacitance);

СE – емкость эмиттерного перехода при нулевом напряжении, Ф;

CC – емкость коллекторного перехода при нулевом напряжении, Ф.

Задание 1. Согласно индивидуального задания (табл. 1) определите основные электрические параметры биполярного тразистора. Параметры модели этих транзистора содержатся в библиотеке программы и их можно увидеть в окне его свойств (фирмы-производители Motorola, Philips). По справочнику определите отечественный аналог транзистора.

Таблица 1

Задание 2. Определение статического коэффициента передачи тока транзистора.

Соберите схему, изображенную на рис.1

Рисунок 1

1) Включите моделирование. Запишите результаты измерения тока коллектора, тока базы и напряжения коллектор-эмиттер.

Статический коэффициент передачи тока определяется как отношение тока коллектора I_К к току базы I_Б при фиксированном значении напряжения коллектор-эмиттер: .

2) Измените величину резистора в цепи базы (R1), например, выберите значение 75 кОм, 50 кОм и 25 кОм.

3) Включите моделирование. Запишите результаты измерения тока коллектора, тока базы и напряжения коллектор-эмиттер. Определите статический коэффициент передачи тока .

4) Сравните полученные результаты и сделайте выводы.

5) Измените величину постоянного напряжения, приложенного между коллуктором и эмиттером транзистора (выберите, например, 5 В). Повторите измерения (пункты 1,2, 3 задания 2). Сравните полученные результаты и сделайте выводы о влиянии напряжения коллектор-эмиттер на коэффициент усиления транзистора.

Задание 3. Измерение обратного тока коллектора

На схеме рис. 1 номинал источника Е_Б измените до нуля, установив номинал источника Е_К равным 10 В. Включите моделирование схемы. Запишите результаты измерения.

Установите номинал источника Е_К равным 5 В. Включите моделирование схемы. Запишите результаты измерения.

Установите номинал источника Е_К равным 15 В. Включите моделирование схемы. Запишите результаты измерения.

Проанализируйте полученные результаты и сделайте выводы.

Задание 4. Определение динамического коэффициента передачи тока.

По полученным в задании 2 данным, определите динамический коэффициент передачи тока (h₂₁) транзистора как отношение приращения коллекторного тока ( ) к вызывающему это приращение базовому току ( ): h₂₁ .

Проанализируйте полученные результаты и сделайте выводы.

Задание 5. Определение дифференциального входного сопротивления транзистора.

Дифференциальное входное сопротивление r_ВХ транзистора в схеме с общим эмиттером (ОЭ) определяется при фиксированном значении напряжения коллектор-эмиттер. Оно может быть найдено как отношение приращения напряжения база–эмиттер к вызванному им приращению тока базы:

r_ВХ =

По полученным в задании 2 данным, определите дифференциальное входное сопротивление r_ВХ транзистора.

Задание 6. Получить входные характеристики транзистора, включенного по схеме ОЭ.

Семейство входных ВАХ транзистора, включенного по схеме ОЭ, I_Б= f (U_БЭ) снимается при фиксированных значениях U_КЭ путем изменения тока I_Б и измерения U_ЭБ.

1) Исследуем п-р-п транзистор 2N2904A (по инд. заданию)

2) Схема для исследования входной ВАХ транзистора приведена на рис.2.

Рисунок 2

3) Проведите анализ схемы, используя инструменты индикации для трех значений U_КЭ: 0 В, 5 В и 10 В. Ток базы изменяйте от 0 до I_Бmax. Предельные параметры транзистора должны быть определены ранее в задании 1 по справочникам, либо взяты в библиотеке программы MS.

4) Постройте графики входной ВАХ.

5) Проанализируйте полученные результаты и сделайте выводы.

Задание 7. Получить выходные характеристики транзистора, включенного по схеме ОЭ.

Семейство выходных ВАХ I_k= f(U_КЭ) снимается при фиксированных значениях I_Б путем изменения напряжения U_КЭ и измерения I_k.

1) Схема для исследования выходной ВАХ тразистора, включенного по схеме ОЭ, приведена на рис. 3.

Рисунок 3

2) Проведите анализ схемы, используя инструменты индикации для пяти фиксированных значений тока базы (от 0 до I_Бmax). Для каждого выбранного значения тока базы, изменяя величину резистора R3 (от 0 до max) определите ток коллектора и напряжение между коллектором и эмиттером транзистора. Предельные параметры транзистора должны быть определены ранее в задании 1 по справочникам, либо взяты в библиотеке программы MS.

3) Данные моделирования занесите в табл. 2.

4) Постройте графики выходных ВАХ.

5) Проанализируйте полученные результаты и сделайте выводы.

Контрольные вопросы

1. Изобразите схематически и поясните принцип действия биполярного транзистора. Почему коэффициент передачи тока эмиттера меньше единицы, а коэффициент передачи тока базы больше единицы?

2. Изобразите схематически транзистор типа п-р-п (р-п-р) в виде трех областей полупроводника с двумя переходами и включение транзистора по схеме с общим эмиттром, с общей базой, с общим коллектором. Отметьте полярности подводимых напряжений.

3. Укажите факторы, определяющие силу тока, протекающего через коллектор биполярного транзистора?

4. Поясните понятия «статические характеристики», «статический коэффициент» передачи тока.

5. Зависит ли статический коэффициент передачи тока базы от тока коллектора? Если да, то в какой степени? Обосновать ответ

6. Чем объясняется отсутствие усиления по току при включении транзистора по схеме с общей базой?

7. При каких схемах включения транзистора можно получить усиление тока? Почему?

8. Чем объясняется отсутствие усиления по напряжению при включении транзистора по схеме с общим коллектором?

9. Поясните причину существования в транзисторе обратного тока коллектора. Как зависит величина этого тока от температуры?

10. Что можно сказать по выходным характеристикам о зависимости тока коллектора от тока базы и напряжения коллектор-эмиттер?

11. Что можно сказать по входной характеристике о различии между переходом база-эмиттер и диодом, смещенном в прямом направлении?

12. Одинаково ли значение r_ВХ в любой точке входной характеристики?

13. Каковы полярности напряжений на коллекторе и эмиттере по отношению к базе в транзисторах п-р-п- и р-п-р-типов при их работе в активном режиме?

14. Начертите цепь из двух диодов, которая, как электрическая цепь, будет действовать эквивалентно транзистору, включенному по схеме с общей базой. Определить полярность источников питания, которые нужно включить во входную и выходную цепь схемы замещения.

15. Определить ток базы, если ток эмиттера равен 5 мА, а ток коллектора 4,7 мА. Обратным током коллектор-база пренебречь.