Выходные статические характеристики

⇐ ПредыдущаяСтр 6 из 13Следующая ⇒

Семейство выходных статических характеристик транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером, представляет собой зависимость I_К = f (U_КЭ) при I_Б= coпst и для различных значений тока базы изображено на рисунке 4, а.

Нижняя характеристика совпадает с обратной ветвью вольтамперной характеристики коллекторного перехода, когдаа эмиттерный переход закорочен – случай для U_БЭ = 0 (см. рис. 3, в).

Если напряжение U_БЭ < 0 (“–” приложено к базе, а “+” к эмиттеру) через эмиттерный переход начинается инжекция основных носителей тока (возрастает прямой ток в цепи эмиттер-база, направленный навстречу обратному току I_КБО = – I_КS), При достижении прямым током базы значения обратного, т.е при I_{Б ПР}= I_КБО, суммарный ток в цепи базы становится равным нулю (точки пересечения нижними графиками оси абсцисс на рис. 3, а).

Это режим неглубокой отсечки транзистора (т.к. эмиттерный переход не смещен в обратном напряжении), а выходная характеристика при токе базы I_Б = 0 является его верхней границей. Ток коллектора в этом случае определяется выражением (полученным при изучении вопроса температурной стабилизации транзистора):

I_К = b× I_Б + (b +1)× I_KS = (b +1)× I_KS , (2)

т.е. в (b +1) раз больше, чем обратный ток I_KS коллекторного перехода.

При дальнейшем увеличении отрицательного напряжения U_БЭ (прямого для эмиттерного перехода, см. рис. 3, б) появится прямой ток базы I_Б и ток коллектора, в соответствии с (2), возрастает на величину b× I_Б.

Каждая характеристика имеет два участка:

– начальный крутой (при малых изменениях напряжения на коллекторе U_КЭ );

– пологий протяженный (при больших изменениях напряжения на коллекторе U_КЭ ).

Крутой участок соответствует режиму насыщения (оба перехода открыты), когда |U_БЭ| ³ |U_КЭ| и ток коллектора I_К быстро растёт с возрастанием U_КЭ (I_К= U_КЭ/R_{КЭ мин}). Предельный случай, когда U_КЭ = 0, приведен на рис. 3, а, б.

Пологий участок характеристики формируется, когда становится |U_КЭ| > |U_БЭ|. Коллекторный переход при этом закрывается (обратным напряжением |U_КЭ| – |U_БЭ|) и возрастает его обратное сопротивление (коллекторный переход расширяется), что обуславливает малое приращение I_К с ростом U_КЭ(I_К=(U_КЭ/R_КЭ) » const).

Наклон пологих участков характеристик обусловлен влиянием напряжения U_КЭ на эмиттерный переход и эффектом Эрли.

По выходным статическим характеристикам (рис. 4, а) определяется выходное сопротивление транзистора в статическом режиме и статический коэффициент усиления по токуb в окрестности точки покоя по формулам:

при I_Б = const; (3)

при U_КЭ = const, (4)

где DI_К1и DI_К2 – соответствующие приращения тока коллектора, снятые с графика на рис. 4, а.

Переходная статическая характеристика (ПСХ) транзистора представляет собой зависимость I_К= f(I_Б) при U_КЭ= const. ПСХ позволяет непосредственно с графика найти статический коэффициент усиления по току b, используя соответствующие приращения DI_Б и DI_К (см. рис. 4, б для точки А^C^Т).

Переходная динамическая характеристика (ПДХ) отражает зависимость I_К=f(I_Б) при U_КЭ = var – нижняя характеристика на рис. 4, 6. По данной характеристике может быть определен динамический коэффициент усиления по току K_I, (например, в точке А^ДИН на рис. 4, б):

(5)

Напомним, что ПДХ характеризует работу транзистора в динамическом режиме, когда в цепь коллектора включено сопротивление резистора R_К (тумблер SA на рис. 2 разомкнут). В этом случае последовательно включённые резистор R_К и сопротивление транзистора R_КЭ представляют собой делитель напряжения, соотношение напряжений на котором, в соответствии с законом Кирхгофа, имеет вид:

Е_К = U_КЭ + U _Rк

Откуда, выходное напряжение с нижнего плеча делителя (в нашем случае это напряжение на транзисторе U_КЭ) определяется выражением:

U_КЭ = Е_К– U _Rк = Е_К– I_КR_К

Это выражение представляет собой основное уравнение динамического режима работы транзистора, из которого следует, что при постоянныхзначениях Е_Ки R_К (что обычно имеет место) падение напряжения на транзисторе U_КЭ (выходное для схемы) является однозначной функцией тока коллектора I_К. В свою очередь, ток I_К, в окрестности точки покоя, практически линейно зависит от тока базы I_Б

I_К = К_I I_Б,

где К_I – коэффициент пропорциональности.

Эту зависимость и отражает переходная динамическая характеристика ( ПДХ ).

Из графиков видно, что ПСХ идет круче ДПХ, следовательно β > K_I.

Статическая и динамическая переходные характеристики транзистора снимаются экспериментально или строятся по статическим выходным характеристикам и нагрузочной прямой для каждого из режимов. На рис. 5 представлена методика построения переходных характеристик, из которой видно, что нагрузочная прямая для статического режима вырождается в вертикальную прямую при U_КЭ= E_К= const

Порядок выполнения работы

Лабораторная работа выполняется на бланках, форма которых приведена в приложении А.

3.2.1. Исследование статического режима работы

1. Собрать схему включения транзистора с общим эмиттером при замкнутом выключателе S1 (см. рис. 2).

2. Снять семейство статическихвходных характеристик I_Б=f(U_БЭ) при различных U_КЭ= const: U_КЭ= 0В; U_КЭ= –5В; U_КЭ= –10В, для чего:

– установить заданное напряжение U_КЭ потенциометром R3 и поддерживать его постоянным;

– потенциометром R1 изменять напряжение U_БЭ от 0 до 0, 24 В через 0, 04 В и при этом фиксировать ток I_Б. Результаты занести в таблицу 1.1.

3. Снять семейство статических выходных характеристик

I_К = f (U_КЭ) при I_Б = 0; I_Б = 30 мкА; I_Б = 60 мкА; I_Б = 90 мкА; I_Б = 120 мкА, для чего:

– установить потенциометром R1 заданный ток базы и поддерживать его постоянным;

– напряжение U_КЭ изменять потенциометром R3 от 0 до 2, 0 В через 0, 5 В, а от 2 до 10 В через 2 В и при этом фиксировать ток I _К. Результаты измерений занести в таблицу 1.2.

4. Снять статическую переходную характеристику I_К = f (I_Б) при U_КЭ= const = ….., для чего:

– установить U_КЭ= 10 В и поддерживать постоянным;

– изменять ток базы I_Б от 0 до 120 мкА через 30 мкА и при этом фиксировать ток I_К. Результаты измерений занести в таблицу 1.3.

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 567 8 9 10 Следующая ⇒