Лабораторные работы Электроника (1076461), страница 5

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 5)

Получив у преподавателя схему управления, собрать схемутиристорного регулятора мощности без тиристора и без нагрузки(рис. 15.8).Рис. 15.8. Измерение параметров выходногосигнала схемы управленияИзмерить параметры выходного сигнала схемы управления:время задержки, длительность и амплитуду импульса.304. Основываясь на измеренных параметрах выходного сигналасхемы управления, подключить к ее выходу через резистор управляющий электрод тиристора (согласно рис.

15.5). Сопротивление резистора выбрать таким, чтобы амплитудному значению импульсанапряжения, выдаваемого схемой управления, соответствовало значение тока управляющего электрода, равное току спрямления. Подключить к собранной схеме нагрузку согласно рис. 15.5.5. Подать на вход собранного регулятора мощности переменное напряжение.

Зарисовать осциллограммы напряжений на входерегулятора мощности, на нагрузке, на тиристоре и на выходе схемыуправления.Содержание отчетаОтчет должен содержать:1. Таблицу измерений зависимости напряжения переключениятиристора от тока управляющего электрода.2. График зависимости напряжения переключения тиристора оттока управляющего электрода.3. Схему тиристорного регулятора мощности.4. Осциллограммы напряжений на входе тиристорного регулятора мощности, на нагрузке, на тиристоре и на выходе схемы управления.31ТЕМА 5. БИПОЛЯРНЫЙ ТРАНЗИСТОРбаза, коллектор, эмиттертранзистор прямой проводимоститранзистор обратной проводимостиh-параметры транзисторадифференциальное входное сопротивление транзисторадифференциальное выходное сопротивление транзисторакрутизна транзисторадифференциальный коэффициент усиления по токустатический коэффициент усиления по токуобратная крутизна транзисторавходная характеристика транзисторасемейство выходных характеристик транзисторарежим насыщенияЦель работы.Изучить основные структуры транзисторов, их основные параметры.Научиться снимать входные и выходные характеристикитранзисторов, вычислять по ним основные параметры транзисторов..32Биполярный транзистор представляет собой полупроводниковый прибор с тремя слоями полупроводников различной проводимости, разделенных двумя p-n переходами.

Структура биполярноготранзистора и его схемное обозначение приведены на рис. 16.1. Центральный слой транзистораназывается базой, а два крайних слоя — коллектором иэмиттером. Хотя на рис. 16.1не видно никакой разницымежду коллектором и эмиттером, конструктивно они отличаются друг от друга, и путатьих ни в коем случае нельзя.Возможны два вариантапостроения биполярных транзисторов. Оба они изображены на рис. 16.1 и носят назваРис. 16.1.

Структура биполярныхтранзисторов и их схемные обозначения.ние транзистор n-p-n типа иСлева — транзистор n-p-n типа,транзистор p-n-p типа.справа — p-n-p типаИсторически транзистор p-n-p типа называется транзисторомпрямой проводимости, а транзистор n-p-n типа — транзистором обратной проводимости, хотя в настоящее время большую распространенность имеют транзисторы именно обратной проводимости.Транзистор, как и любой трехполюсник, можно описать четырьмя параметрами. Этими четырьмя параметрами принято выбирать разность потенциалов между базой и эмиттером Uбэ, разностьпотенциалов между коллектором и эмиттером Uкэ, ток, втекающий вбазу Iб и ток, втекающий в коллектор Iк.Из выбранных четырех параметров два любых можно считатьнезависимыми, оставшиеся два будут определяться значениями выбранных независимых параметров.

Если в качестве независимых параметров транзистора выбрать ток Iб и напряжение Uкэ, то при их малых изменениях изменения оставшихся параметров будут иметь вид:33U бэU бэdI б dU кэ  h11 dI б  h12 dU кэ ;dU бэ I бU кэII кdI k  к dI б dU кэ  h21 dI б  h22 dU кэ ,I бU кэпричем введенные величиныU бэU бэh11 ; h12 ;I бU кэIIh21  к ; h22  кI бU кэназываются h-параметрами транзистора.С помощью h-параметров можно рассчитать характеристикилюбой транзисторной схемы. Однако в большинстве случаев удобно вкачестве независимых параметров выбирать напряжение Uбэ и напряжение Uкэ, при этом изменения токов Iб и Iк будут определяться выражениями:I бI б1dU бэ dU кэ  dU бэ  S обр dU кэ ;dI б U бэU кэrбI kI k1dI k dU бэ dU кэ  S dU бэ  dU кэ ,U бэU кэrкгде введены обозначения:rб  U бэ I б  U const — дифференциальное входное сопротивкэление транзистора.

Входное сопротивление транзистора обычно имеет величину 10…1000 Ом и обратно пропорционально току Iк:rб  2,5 В I к ;S  I к U бэ  Uзать, чтокэ constS  I к I б  U— крутизна транзистора. Можно пока-кэ const I б U бэ  Uкэ const  rб ,где  — дифференциальный коэффициент усиления транзистора потоку. Величина  у современных транзисторов имеет значение около100. Следует различать дифференциальный коэффициент усиления потоку   I к I б  U const и статический коэффициент усиления по токукэ34B  I к I б  Uкэ const.

Впрочем, их численные значения настолько близ-ки, что на практике часто опускают различие между этими двумя величинами;S обр  I б U кэ  U const — обратная крутизна транзистора. Набэпрактике значение обратной крутизны оказывается настолько мало,что им обычно пренебрегают;rк  U кэ I к  U const — дифференциальное выходное сопробэтивление транзистора. Его типичное значение лежит в диапазоне1…100 кОм и также обратно пропорционально току Iк: rк  100 В I к .Зависимость тока Iб от напряжения Uбэ называется входной характеристикой транзистора. Ее вид схематично представлен на рис. 16.2.Входная характеристика транзистора фактически является вольтамперной характеристикой эмиттерного p-n перехода. Поскольку, какуже отмечалось, обратная крутизна транзистора имеет пренебрежимомалые значения, вид входной характеристики транзистора практически не изменяется при изменении напряжения Uкэ.На рис.

16.2 приведена входная характеристика n-p-n транзистора. В транзисторе p-n-p типа полярности всех напряжений и токовследует заменить на противоположные, и поэтому его входная характеристика может быть получена из характеристики, представленнойна рис. 16.2 поворотом на 180 вокругточки (0, 0).Зависимость тока Iк от напряжения Uкэ называется выходной характеристикой транзистора.

Вид выходной характеристики сильно зависит отнапряжения Uбэ, поэтому обычно рассматривается семейство выходныхРис. 16.2. Входная характеристи- характеристик транзистора, т.е. нака биполярного транзисторабор зависимостей I к U кэ  при различ(типичный вид)ных значениях тока Iб. Схематичныйвид семейства выходных характеристик транзистора показан нарис. 16.3. Приведенное семейство характеристик соответствует транзистору n-p-n типа. Для транзистора прямой проводимости, как уже35указывалось, полярностивсех токов и напряженийследует поменять, т.е. семейство выходных характеристик перевернется на180 вокруг точки (0, 0) содновременным инвертированием значений токаIб.

При большом значенииРис. 16.3. Семейство выходных характеристиктока Iб начальный участоктранзистора (типичный вид). Для каждойвыходной характеристикихарактеристики указаны значения тока Iб в мкА имеет вид вольт-ампернойхарактеристики p-n перехода с той существенной разницей, что падение напряжения в прямом направлении имеет значение, в 10…100 разменьшее, чем прямое падение напряжения на p-n переходе.

Этот фактпозволяет использовать транзистор для выпрямления переменныхнапряжений с малой амплитудой.Рассмотрим одно из применений транзистора — использованиеего в качестве электронного ключа. Потребность в электронном ключе возникает при необходимости коммутировать токи больших величин.

Такие токи способны вызвать обгорание контактов и выход изстроя механических коммутационных устройств. Решить проблемуможно, используя схему, изображенную на рис. 16.4.При разомкнутом ключе схемы (рис. 16.4) базовый ток транзистора отсутствует: I б  0 , поэтой же причине отсутствует также и коллекторный ток транзистора: I к  BI б  0 . При замыкаРис. 16.4. Использование транзистора нии ключа в базу транзистораначинает втекатьнекоторыйв качестве электронного ключаток,вызывая в коллекторной цепи ток, в B раз больший. Таким образом,осуществляя коммутацию малого тока Iб, можно управлять гораздобольшим током I к  BI б .36Пример 16.1. Необходимо рассчитать электронный ключ посхеме рис.

16.4 (т.е. определить необходимое значение тока Iб) дляподключения нагрузки R  2 Ом к источнику E  12 В .Решение. Для решения поставленной задачи необходимо располагать величиной коэффициента B используемого транзистора. Егоможно получить либо из справочных данных, либо путем непосредственных измерений. Пусть коэффициент B используемого транзистора имеет значение 100. При подключении нагрузки R  2 Ом кисточнику E  12 В через нагрузку протекает ток I к  E R  12 В 2 Ом  6 А .Для обеспечения такого тока коллектора необходимо, чтобы в базутранзистора втекал ток I б  I к B  6 А 100  60 мА . Итак, источниктока в схеме на рис.

16.4 должен генерировать ток 60 мА.Если источник тока создает ток, меньший величины 60 мА, иликоэффициент B транзистора имеет значение, меньшее 100, то величина коллекторного тока транзистора будет иметь значение, меньшерасчетного: I к  BI б  6 А . Поэтому и падение напряжения на нагрузке будет меньше, чем напряжение источника питания E  12 В и коллектор транзистора будет находится под потенциалом U к  E  I к R  0 . В этом случае говорят, что транзистор не полностьюоткрыт.Рассмотрим ситуацию, когда, наоборот, источник тока создаетток, превосходящий 60 мА, либо коэффициент усиления по току имеет значение B  100 . В этом случае формально через транзистор потечет ток I к  BI б  6 А . При этом потенциал коллектора транзисторадолжен принять отрицательное значениеUк  E  Iк R  0 .Это невозможно, поскольку, как видно из рис.

Характеристики

Список файлов лабораторной работы