Прянишников В.А. Электроника. М.: Бином-Пресс, 2006, с. 42-51.
Лабораторная работа №6.
Малосигнальные параметры транзистора.
1. Цель работы.
Определить h-параметры маломощных транзисторов на низких частотах.
2. Описание установки.
Установка состоит из стенда и подключаемых к нему звукового генератора ЗГ электронного вольтметра V3 переменного напряжения ЭВ и источника питания с напряжением (10..15)В, изображенных на рис.3.1.
В качестве ЗГ используется вторичная обмотка трансформатора выпрямителя с переменным напряжением 6,3В частотой 50Гц. Источником питания служит отдельный выпрямитель с регулируемым выпрямленным напряжением от 0 до 10 В. Вместо него в работе может использоваться и выпрямитель, смонтированный внутри стенда. На лицевой панели стенда расположены миллиамперметр мА1 и вольтметр V2, позволяющие измерить постоянные составляющие тока эмиттера IЭ и напряжение на коллекторе UК (здесь же имеются приборы V1 и мА2, которые будут использованы в лабораторной работе №4); ручка переключателя П1, позволяющая исследовать схемы ОБ, ОЭ и ОИ; ручка тумблера П2 переключения генератора ЗГ; ручка переключателя П3 электронного вольтметра (П31), замыкания на землю резистора R6 (П32) и переключения входного сигнала с резистора R5 на вход транзистора (П33); ручки потенциометров R1 и R2, обеспечивающие заданную величину постоянных составляющих тока эмиттера IЭ и напряжения на коллекторе UК; ручка потенциометра R3, обеспечивающая заданную величину переменных составляющих тока эмиттера iЭ и напряжения на коллекторе uК; а также клеммы для подключения транзистора, ЗГ, ЭВ и источника питания. Схема позволяет определить h-параметры транзистора p-n-p типа в заданной рабочей точке в схеме с общей базой. Генератор переменного тока тумблером П2 может быть подключен к входу транзистора, при этом сигнал от ЗГ проходит через резистор R4, конденсатор C1 и переключатель П3 в цепь эмиттера, а в цепи коллектора конденсатором C2 осуществляется режим короткого замыкания. При переключении тумблера П2 сигнал через конденсатор C2 проходит в цепь коллектора. При этом в цепи эмиттера дросселем ДР осуществляется режим холостого хода и переменная составляющая коллекторного тока iК целиком проходит через выводы базы, где и может быть замерена.
Переменные составляющие напряжений на эмиттере uЭ и коллекторе uК непосредственно измеряются электронным вольтметром V3. Переменные составляющие токов базы iб и коллектора iК определяются этим же вольтметром по падению напряжения на известном сопротивлении. Ток эмиттера iЭ измеряется косвенно. Т. к. ЗГ с резистором R4 можно считать генератором тока, то, подключив к этому генератору резистор R5 (R5<<R4), по падению напряжения на нем можно определить ток генератора. Как известно, ток такого генератора в определенных пределах не зависит от величины нагрузки. Поэтому, если теперь этот генератор тока подключить к входу транзистора, то ток эмиттера iЭ будет равен току генератора.
Для уменьшения погрешности вместо параметра h21 измеряют величину (1+h21), равную отношению тока базы к току эмиттера, а затем вычисляют параметр h21.
Конденсатор С3 служит для устранения паразитной генерации транзистора.
3. Задание.
3.1. Записать параметры типового режима испытуемого транзистора КТ347А и изобразить схему расположения его выводов.
3.2. Подготовить установку к работе и установить номинальный режим транзистора. Для этого испытуемый транзистор, ЗГ, ЭВ и источник питания подключают к соответствующим клеммам стенда, заземляют корпус стенда, ручки потенциометров R1, R2 и R3 поворачивают влево до упора. Выпрямитель включают в сеть и устанавливают его выходное напряжение равным (10..12)В. Включают стенд (схема ОБ), ручкой потенциометра R2 устанавливают номинальную величину постоянного коллекторного напряжения Uк, а затем ручкой потенциометра R1 - номинальную величину постоянного эмиттерного тока IЭ. В дальнейшем ходе работы величины UK и IЭ остаются постоянными.
3.3. Определить параметры короткого замыкания в цепи коллектора. Для этого тумблер П2 ставят в положение «u2=0», ручку переключателя П3 - в положение «i1», включают электронный вольтметр в сеть и устанавливают его предел измерения 100 мВ. Плавно поворачивая ручку потенциометра R3, устанавливают величину входного тока iЭ=(0,1..0,2)IЭ (например, при величине IЭ=5мА величину iЭ можно взять равной 0,5 мА; при этом ЭВ на резисторе R5=50 Ом должен показывать падение напряжения u=0,5мА*50 Ом=25 мВ). В дальнейшем ходе выполнения этого пункта задания величину iЭ следует оставить неизменной. Устанавливая затем ручку переключателя П3 в положение «i2» и «u1», определяют соответственно ток базы iБ и напряжение на эмиттере uЭ. Ток базы iБ вычисляют, разделив соответствующее показание ЭВ в мВ на величину сопротивления резистора R4=103 Ом. По полученным величинам iЭ, iб и uЭ вычисляют параметры:
(3.1)
По окончанию выполнения этого пункта необходимо повернуть ручку потенциометра R3 влево до упора и переключить предел измерения ЭВ во избежание его выхода из строя на более высокий (например, 1В).
3.4. Определить параметры холостого хода в цепи эмиттера. Тумблер П2 ставят в положение «i2=0», ручку переключателя П3 в положение «u2». Плавно поворачивая ручку потенциометра R3, устанавливают величину выходного напряжения UK=(0,1..0,2)UK. В дальнейшем ходе выполнения этого пункта задания величину UK следует оставить неизменной. Устанавливая затем ручку переключателя П3 в положения «u1» и «i2», определяют напряжение на эмиттере uЭ и ток коллектора IK в режиме холостого хода на входе транзистора. При этом ток коллектора iK вычисляют по падению напряжения на резисторе R6. По полученным величинам uK, uЭ и iK вычисляют параметры
(3.2)
3.5. По полученным значениям h-параметров для схемы с общей базой, с помощью формул перехода h-параметры для схемы с общим эмиттером и общим коллектором.
4. Содержание отчета.
4.1. Название работы и ее цель.
4.2. Параметры типового режима испытуемого транзистора и схема расположения его выводов.
4.3. Результаты измерений и вычислений в виде формул, расчетов и таблиц. Результаты выполнения пунктов 3.3 и 3.4 свести в табл. 1.
4.4. Выводы по выполненной работе и сопоставление полученных значений h-параметров со справочными данными. Результаты выполнения пункта 3.5 свести в табл. 2.
Таблица 1.
uK=0
iЭ
uЭ
iБ
h11
(1+h21) и h21
iЭ=0
uЭ
uK
iK
h12
h22
Таблица 2.
h11Б
h12Б
h21Б
h22Б
h11Э
h12Э
h21Э
h22Э
h11K
h12K
h21K
h22K
5. Контрольные вопросы.
5.1. Какой сигнал считается малым при определении параметров транзистора?
5.2. Каков физический смысл параметров.
5.3. Как определяется каждый из параметров в настоящей работе?
5.4. укажите путь тока от ЗГ в схеме рис. 3.1 при определении каждого из параметров.
5.5. Почему ЗГ с резистором R4 можно считать генератором тока?
5.6. Каково назначение переключателей П31, П32, П33?
5.7. Как перейти от h-параметров в схеме ОБ к h-параметрам в схемах ОЭ и ОК.
5.8. Расскажите о системах обозначений транзисторов.
6. Литература.
Дулин В.Н. Электронные приборы. М.: Энергия, 1977, с. 298-300, 314-315, 318-321.
Батушев В.А. Электронные приборы. В. школа, 1980, с. 129-131.
Прянишников В.А. Электроника. М.: Бином-Пресс, 2006, с. 42-51.
подключения транзистора, ЗГ, ЭВ и источника питания. Схема позволяет определить h-параметры транзистора p-n-p типа в заданной рабочей точке в схеме с общей базой. Генератор переменного тока тумблером П2 может быть подключен к входу транзистора, при этом сигнал от ЗГ проходит через резистор R4, конденсатор C1 и переключатель П3 в цепь эмиттера, а в цепи коллектора конденсатором C2 осуществляется режим короткого замыкания. При переключении тумблера П2 сигнал через конденсатор C2 проходит в цепь коллектора. При этом в цепи эмиттера дросселем ДР осуществляется режим холостого хода и переменная составляющая коллекторного тока iК целиком проходит через выводы базы, где и может быть замерена.
(3.1)
(3.2)