В.Н. Бородянко - Электрические цепи и основы электроники (Методические указания к проведению лабораторных работ), страница 12

КПД в этом режиме близок к единице, так как потери энергии малы, Этот режим используют ~бы~~о для у~ил~~~~ прямоугольных сигналов. 3. Порядок выполнения работы 3.1, Ознакомиться с лабораторным модулем для исследования транзисторов. Собрать схему для снятия характеристик биполярного транзистора 1рис.

3). Между гнездами Х2 и Хб включить мнллиамперметр на пределе измерения 100 мкА и соединить перемычкой гнезда Х9 — Х11. Между гнездами Х1 — Х4 включить второй миллиамперметр на пределе измерения 10 мА. Соединить перемычкой гнезда ХЗ— Х7. Между гнездами Х2-Х5 и Х4 — Х16 включить мультиметры в режиме измерения постоянного напряжения. Тумблер ЯА2 установить в нижнее положение.

3.2. Экспериментальное исследование характеристик биполярного транзистора. 3.2.1. Снять статическую характеристику прямой передачи по току 7,.=~17;~ при 17„., равном заданному зна ~ению Е„. и Р„.=О. Для этого дополнительно поставить перемычку между гнездами Х1-ХЗ, Включить «Модуль питания», включить тумблер «Питание» иа модуле «Транзисторы».

Экспериментальные результаты записать в табл. 2. При снятии характеристики следить за постоянством напряжения 17„.. 1У„.— Таблипа 2 16, мА 3.2.2. Снять характеристику прямой передачи по току при наличии нагрузки 11,. Убрать перемычку между гнездами Х1, ХЗ. С помощью переключателя ЯА1 установить заданное значение резистора К2. С помощью потенциометра лР1 установите ток базы, равный нулю, а с помощью потенциометра АР2 установите заданное значение Е„.. В дальнейшем ручку регулировки ЛР2 не трогать. В области вблизи насыщения точки снимать чаще.

Экспериментальные результаты записать в табл. 3. Выключить тумблер «Питание». Построить экспериментальные характеристики. и,= Таблица 3 1„., мЛ 3.2.3. По построенной в п. 3.2.2 характеристике определить области активного усиления, отсечки и насыщения, Определить максимальный ток 1; „„... при котором еще обеспечивается ли~~йн~е у~~лени~. 3.2.4.

Снять выходные статические характеристики транзистора 1„=1Щ,~ прц 1,: = соли. Для этого дополнительно установить перемычку между гнездами Х1 — ХЗ. Включить питание модуля, Изменяя ток базы от 0 снять семейство выходньзх характеристик и зарисовать на одном рисунке выходные характеристики для трех значений тока базы: 1ч = 0; 1з = 0,5 16 „,„„, 1аз = 1~ „„„Для этого с помощью потснцномстра ЯР1 устанавливать ток базы 1а = 0„1д = 0,5 1„- „,„,; 1 з = 1а „,„„, Изменяя напряжение У,, потенциометром ЯР2 в цепи коллектора напряжение от нулевого значения измерять ток коллектора 1„.транзистора.

Произвести измерения тока коллектора при нескольких значениях напряжения 11„,. Результаты измерений занести в табл. 4, Произвести аналогичные измерения при двух других значениях тока базы. Перед каждым измерением необходимо подрегулировать ток базы транзистора. Выключить питание модуля.

1а = Таблица 4 33. Экспериментальное исследование усилительного каскада на биполярном транзисторе 3.3.1, Собрать схему для исследования усилительного каскада. Разомкнуть гнезда Х1-ХЗ, установить заданное значение сопротивления резистора К2. К гнезду Х13 подключить выходное напряжение функционального генератора, соединив землю генератора с гнездом Х1б. Соединить перемычкой гнезда Х9 — Х10.

Подключить канал СН1 осциллографа ко входу усилителя 1"гнезда Х9, Х15), а канал СН2 к выходу усилителя 1гнездо Х3). Включить временную развертку осциллографа. Включить функциональный генератор и установить синусоидальный сигнал частотой 50...100 Гц, уменьшить сигнал до нуля регулятором амплитуды, Переключить входы СН1 осциллографа на положение «вход закорочен». Включить питание стенда. При токе 1в =. О установить с помощью потенциометра КР2 заданное значение Е„и далее не изменять его при всех экспериментах1не т огать чк потея иомет а РР21); 33.2. По снятой ранее характеристике прямой передачи по току при наличии нагрузки определить величины тока покоя базы 1а„для режима работы транзистора класса А. 3.33. Определить экспериментально максимальную амплитуду неискаженного выходного сипусоидального напряжения 11,„„,„. Установить постоянный ток базы равным 14„. Плавно увеличивать переменный входной сигнал до появления видимого уплощения вершин синусоиды выходного напряжения.

Обратить внимание, одновременно лн начинают уплощаться положительная и отрицательная полуволпы. При необходимое~и подрегулировать с помощью потенцнометра ЛР1 положение рабочей точки покоя. Измерить с помощью осциллографа амплитуды неискаженного выходного У„, и входного 11 сигналов. Определить коэффициент усиления каскада по напряжению.

Зарисовать осциллограммы выходного сигнала с искажениями и максимального сигнала без искажения. 33,4, Исследовать экспериментально влияние положения рабочей точки покоя на форму вгиходного пап)ряжения. Зарисовать кривые выходного напряжения при изменении постоянной составляющей тока базы 1~„=- 0,5 1„и 1 я, = 1,5 1~„, при этом переменный входной сигнал изменять не следует. 3.3,5.

Исследовать работу транзистора в ключевом режиме (класс О). Установите 1а = 0 и увеличить входное напряжение до перехода транзистора в ключевой режим. Зарисовать осциллограмму выходного напряжения. 4, Содержание отчета а) наименование работы и цель работы; б) электрические схемы проведенных экспериментов; в) таблицы с результатами эксперимента и осциллограммы; г) результаты экспериментальных исследований и проведенных по ним расчетов, помещенные В соответствующие таолицы) Определить по экспериментальным характеристикам прямой передачи по току статический коэффициент передачи тока И и коэффициент усиления каскада по току К; при зада~~~й нагрузке вблизи рабочей то~~и покоя для з~д~н~о~~ ~~асса у~иления: Д~,Я Л, ' Ж,, д) выводьь 5.

Контрольные вопросы 1. Каков прннци п действия транзистора? 2. Какие сущее гвуют схемы включения транзисторов? 3. Какова полярность постоянных напряжений, прикладываемых к транзистору типа и-р-(( при различных схемах включения? 4. Как выглядят выходные и входные статические характеристики в схеме с Общим эмиттером? 5. Что такое статическая характеристика прямой передачи по току? Как ее построить? Как она видоизменяется при наличии нагрузки? Как ее снять? б. Как определить статический коэффициент передачи транзистора по току В? 7. Как снять статические выходные характеристики? 8. Как построить линию нагрузки? 9. Как выбрать рабочую точку покоя в классах А, )3, 13? 10.

Нарисуйте схему усилителыюго каскада с общим эмиттером. 11. Каково назначение элементов усилителя? 12. Как Определить коэ(~(фициент усиления каскада по току и напряжению (графически и экспери ментально)? 13. Что такое область активного усиления, насыщения, отсечки? 14.

Что такое ключевой режим, каковы преимущества ключевого режима. Работа № 3. ПОЛЕВОЙ ТРАНЗИСТОР 1. Цель работы Ознакомиться с работой, основными характеристиками и применением полевого транзистора. 2. Описание лабораторного модули В лабораторной установке используются следующие модули: «Транзисторы», «Функциональный генератор», «Миллиамперметры», «Модуль измерительный», «Модуль мультиметров». Для наблюдения осциллограмм приготовить осциллограф. Передняя панель модуля «Транзисторы» представлена на рис.

1. На ней приведена мнемосхема н установлены коммутирующие и регулирующие элементы. На мнемосхеме изображены: биполярный транзистор 1'Т1, полевой транзистор 1'Т2, потенциометр ЛР1 для изменения напряжения, подаваемого на затвор, токоограничивающий резистор Я1, резистор нагрузки Р2, сопротивление которого изменяется переключателем ЯА1. Величины сопротивлений, соответствующие положениям переключателя, приведены в табл. 1.

Таблица 1 № познал» Соп от!!!с!с!!!!е, «Ом Величина постоянного напряжения, подаваемого на сток, регулируется потенциометром РР2. Переключатель 242 предназначен для включения переменного или постоянного напряжения. Для подачи на сток только положительных полуволн переменного напряжения служит диод УВ. Ток в этой цепи ограничивает резистор КЗ. Резистор имитирует внутреннее сопротивление источника входного сигнала. Конденсатор С исключает влияние внутреннего сопротивления источника входного сигнала на положение раоочей точки покоя, Шунт А„, А«= 1О Ом служит для осцнллографирования сигнала, пропорционального току через транзистор. На передней панели размещены также гнезда для осуществления внешних соединений (Х1 — Х16).

Рис. 1 Полевой транзистор представляет собой полупроводниковый управляемый прибор, ток в котором обусловлен дрейфом носителей одного знака под действием продольного электрического тока. Управление величиной проводимости, следовательно, н тока осуществляется поперечным полем. Это электрическое поле создается напряжением, приложенным к управляющему электроду - затвору. В работе исследуется полевой МОП-транзистор с изолированным затвором н индуцированным каналом п-типа, параметры которого приведены в табл. 2. Структура такого транзистора показана па рис.

2, а условное графическое обозначение на принципиальных электрических схемах — на рис. 3. Таблица 2 анзнсто сально к «Ми«яйж~ьн к Максим«зльпое Максимальное (очк ытом сост Исток Затес Сток' х П Исток Рис. 2 Рис. 3 В полевых транзисторах с изолированным затвором электрод затвора изолирован от полупроводниковой области канала слоем диэлектрика. Если в качестве диэлектрика используются окислы, например, ЯОз, то транзистор имеет структуру металл-окисел-полупроводник или МОП-структуру. Принцнп действия таких транзисторов основан на эффекте изменения проводимости поверхностного слоя полупроводника под действием поперечного электрического поля. Полевые транзисторы — твердотельные аналоги электронных ламп. Они характеризуются аналогичной системой параметров — крутизной характеристики (0,1...400 мА~В), напряженнем отсечки (0,5...20 В), входным сопротивлением по постоянному току (10" ...10~в Ом) и т.д.

При нулевом напряжении У,н= 0 канал между истоком и стоком отсутствует. Ри-переходы, направленные встречно, препятствуют движению электронов от истока к стоку, то есть канал отсутствует. Прн Узи > О возникающее под затвором электрическое поле будет отталкивать положительные заряды (дырки„являющимися основными носителями в р-полупроводнике) вглубь полупроводника. При некотором пороговом значении напряжения между стоком и истоком под затвором накапливается достаточный слой электронов. Создается (индуцируется) проводящий канал, толщина которого может составить 1...2 нанометра, которая далее практически не меняется, Удельная проводимость канальногО слОЯ зависит От кОнцентрацни электронов в нем.