Белорусский Государственный Университет Информатики и Радиоэлектроники

Белорусский Государственный Университет Информатики и Радиоэлектроники

Кафедра ЭТТ

Отчёт по лабораторной работе №1

Транзисторы и устройства на транзисторах

Выполнили:

студентка I-го курса ФКП

группы №

Проверил:

Минск 2011

1.Экспериментальная часть

Цель работы:изучение разновидностей и важнейших характеристик биполярных транзисторов. Исследование некоторых схем содержащих транзисторы.

Результаты измерений, расчетов и измерительные схемы.

1-я цепь.

Собираем цепь по следующей схеме:

Рис.1. Схема для измерения h_21Э

Рассчитываем коэффициент усиления h_21Э при различной нагрузке на базу транзистора, полученными данными заполняем таблицу 1:

Таблица 1. Экспериментальные данные

R, кОм
I_б, мА
I_к, мА
h₂₁_Э

Используемая формула, для расчета коэффициента усиления:

h_21Э=I_k\I_б₍₁₎

Из данных представленных в таблице 1 получаем среднее значение коэффициента усиления: h_21Э=106,5

Вывод:

В ходе опыта мы показали практически то, что транзистор увеличивает силу тока. Истинное усиление действует в диапазоне и является приблизительно одинаковым на всем его протяжении.

0,03 мА

0,15 мА

Рис.2. График зависимости I_б от I_k

2-я цепь.

Собираем цепь по следующей схеме:

Рис.3. Схема транзисторного ключа

При разомкнутом ключе S1 ток базы равен нулю, следовательно, ток на коллекторе равен нулю и лампочка не горит.

При разомкнутом ключе S2 напряжение на базе составляет 0,6 В, следовательно ток базы по формуле (2)

составляет 0,6 мА. А минимальное необходимое значение h_21Э составляет 250.

U_k насыщения составляет 5,3 В.

При замыкании ключа S2 U_k составляет 0,3 В.

Вывод: с увеличением сопротивления на базе, соответственно снижается сила тока базы, и снижается сила тока на коллекторе. В ходе опыта это практически было видно по свечению лампы

3-я цепь.

Собираем цепь по следующей схеме:

Рис.4. Схема эмиттерного повторителя

Когда точка 1 схемы уходит в землю. Сигнал, отображаемый осциллографом, на выходе цепи.

Рис.5. Показания осцилографа

Сигнал, отображаемый осциллографом, на выходе цепи при присоединении точки 1 к источнику тока в 12 В.

Рис.6. Показания осцилографа

Изменение выходного сигнала связано с тем, что на эмиттер подается постоянная составляющая в 12 В.

4-я цепь

Чтобы коллекторный ток в эммитерном повторителе протекал в течение полного периода сигнала, надо, чтобы напряжение на эмиттере было равно половине напряжение U_кэ. Для этого можно создать смещение.

Рис.7. Схема эмиттерного повторителя со смещением

Чтобы потенциал на эмиттере был равен половине U_пит,надо, чтобы R₁ и R₂ были равны, а также должно быть выполнено условие, чтобы ток, протекающий через делитель, был больше тока базы.

Вывод: в ходе опыта мы выяснили, что эммитерный повторитель не влияет на амплитуду сигнала, а только смещает его.

5-я цепь

Собираем цепь по следующей схеме:

Рис.8. Схема с общим эмиттером

Напряжение на коллекторе равно:

U_к=U_пит– I_кR_к. (3)

Нагрузкой в данном каскаде является резистор R_k, конденсатор С₁ выбран так, что фильтр высоких частот, образованный этим конденсатором и резисторами R₁ и R₂, соединенными с ним последовательно, пропускает все нужные частоты. R₁ и R₂ выбираем так, чтобы входное сопротивление каскада было достаточно большим.

Напряжение на базе составляет 1,3 В, ток 15 мА. Напряжение на коллекторе 10,3 В.

I коллектора покоя определяется по формуле :

I_k=(U_пит- U_к)/ R_k. (4)

U_пит = 15 В, R_к = 7,5 кОм.

Из этих данных получаем I_k покоя = 0,63 мА.

Данная схема представляет собой усилитель напряжения. Рассчитаем экспериментальный коэффициент усиления схемы. h_21Э=42.

Рассчитаем выходное сопротивление: R_вых=R*h_21Э=42кОм

Вывод: в ходе опыта мы показали, что транзистор может быть усилителем в схеме с общим эммитером.

6-я цепь

Собираем цепь по следующей схеме:

Рис.9. Схема Дарлингтона

Снимаем данные и записываем их в таблицу 2

Таблица 2. Экспериментальные данные

R, кОм
I_б, мА
I_к, мА
h₂₁_Э

Коэффициент усиления равен 1428,6. Коэффициент усиления для первого транзистора: 106,5, для второго: 13,4

Вывод: коэффициент усиления при схеме Дарлингтона (составном транзисторе) увеличивается, причем значительно. Границы усиления расширяются.

Контрольные вопросы.

1.Какие существуют классы транзисторов?

Существует два класса транзисторов: биполярные (в физических процессах участвуют два типа носителей) и полевые (в переносе заряда участвуют носители одного типа). В свою очередь биполярные транзисторы бывают

p-n-p и n-p-n, а полевые p-n и МДП (металл-диэлектрик-проводник).

2.Что является основой работы полевого транзистора?

Основой работы полевого транзистора является дрейф основных носителей через канал. В n-канальном транзисторе ток создаётся электронами, а в

p-канальном – дырками.

3. Что является основой работы биполярного транзистора?

Основой работы биполярного транзистора является диффузия неосновных носителей через базу. Для n-p-n транзистора неосновными носителями являются электроны, а для p-n-p – дырки.

4.Расшифруйте обозначения транзисторов: КТ 315А, КТ 904А, КП 305Д, КПС 103В.

КТ 315А – кремниевый, биполярный, маломощный, высокочастотный (f>30МГц), номер разработки 15, группа А.

КТ 904А - кремниевый, биполярный, большой мощности, средней частоты, номер разработки 4, группа А.

КП 305Д - кремниевый, полевой, маломощный, высокочастотный (f>30МГц), номер разработки 5, группа Д.

КПС 103В - кремниевый, полевой, транзисторная сборка, маломощный, низкочастотный, номер разработки 3, группа Д.

5.Какие вы знаете основные схемы включения транзисторов?

Основные схемы включения транзисторов: с общим эмиттером, базой, коллектором.

6.Как работает транзисторный ключ?

Транзистор в данной схеме работает следующим образом. Когда контакт переключателя S1 разомкнут – ток базы равен нулю. Следовательно, I_ктоже равен нулю и лампочка не горит. Когда переключатель S1 замкнут, лампа загорится.

7.Каковы достоинства эмиттерного повторителя?

Эмиттерный повторитель обеспечивает усиление по току, но не даёт усиления по напряжению.

8.Почему транзистор – источник тока?

Транзистор – источник тока потому, что при включении транзистора как эмиттерного повторителя источник сигнала будет отдавать меньшую мощность чем, если нагрузку к нему подключить не непосредственно, а через эмиттерный повторитель. Иными словами эмиттерный повторитель обеспечивает усиление по току, но не даёт усиления по напряжению.

9.Как определить входное и выходное сопротивления каскада с общим эмиттером?

Для входного сигнала схема представляет собой параллельное соединение резисторов R1 и R2 и входного сопротивления со стороны базы. Последнее равно R_эh_21Э. Выходное сопротивление определяется как параллельное соединение R_ки выходного сопротивления транзистора со стороны коллектора, которое равно нескольким мегаомам.

10.Чем отличаются статический и дифференциальный коэффициенты усиления по току?

11.Каковы особенности схемы Дарлингтона?

В схеме Дарлингтона U_бэ в два раза больше обычного и она имеетменьшее быстродействие.