В помощь студентам БНТУ - курсовые, рефераты, лабораторные !


Экспериментальная часть

Экспериментальная часть

Разработка любого электронного устройства сопровождается физическим или математическим моделированием. Физическое моделирование связано с большими материальными затратами, поскольку требует изготовление макетов и их трудоёмкое исследование, Часто физическое моделирование просто невозможно из-за чрезвычайной сложности устройства, например, при разработки больших и сверхбольших интегральных микросхем. В этом случае прибегают к математическому моделированию с использованием средств и методов вычислительной техники.

Electronics Workbench. позволяет строить и анализировать любые электронные схемы, от самых простых до сложных, а так же рассчитывать статические и динамические характеристики полупроводниковых приборов таких как диоды, транзисторы, тиристоры и т.д. Особенностью программы является наличие контрольно-измерительных приборов, по внешнему виду и характеристикам приближенных к их промышленным аналогам. Программа легко осваивается и достаточно удобна в работе.

 

В библиотеку программного средства  включено достаточно большое количество импортных биполярных транзисторов, отечественные аналоги которых можно найти в справочной литературе. В некоторых случаях может оказаться более удобным самостоятельно создать отдельную библиотеку отечественных транзисторов. В состав программы включены следующие параметры транзисторов:

1) Обратный ток коллекторного перехода - IS;

2) Коэффициент усиления тока в схеме с ОЭ - BF;

3) Коэффициент усиления тока в схеме с ОЭ при инверсном

включении транзистора (эмиттер и коллектор меняются местами) - BR;

4) Объемное сопротивление базы, Ом - RB;

5) Объемное сопротивление коллектора, Ом - RC;

6) Объемное сопротивление эмиттера. Ом - RE;

7) Емкость эмиттерного перехода при нулевом напряжении, Ф - CJE;

8) Емкость коллекторного перехода при нулевом напряжении, Ф -

9) Емкость коллектор-подложка, Ф - CJS;

10) Время переноса заряда через базу, с - TF;

11) Время переноса заряда через базу в инверсном включении, с - TR;

12) Коэффициент плавности эмиттерного перехода - ME;

13) Коэффициент плавности коллекторного перехода - MC;

14) Напряжение Эрли, близкое к параметру Uk max В - VA;

15) Обратный ток эмиттерного перехода, А - ISE;

16) Ток начала спада усиления по току, близкое к параметру 1вп,вх> А

- IKF;

17) Коэффициент не идеальности эмиттерного перехода – NE;

18) Контактная разность потенциалов перехода база-коллектор, В -

VJC;

19) Контактная разность потенциалов перехода база-эмиттер, В - VJE.

Набор задаваемых параметров для биполярных транзисторов в WB не так уж и мал для моделирования электрических схем.

Порядок выполнения эксперимента:

Соберём схему для снятия характеристик транзистора с ОБ в соответствии с рисунком приведенным ниже.

Ориентировочные номиналы элементов схемы: Е1=1…7 В, Е2=0…15 В.

Установим напряжение UБК с помощью потенциометра R2 порядка 60% от наибольшего значения этого напряжения для данного транзистора. Поддерживая это напряжение неизменным изменяем напряжение UЭБ от 1 до 7 В. Следить за показаниями амперметра mA1. Величина тока IЭ должна изменяться в пределах, достаточных для снятия входной характеристики транзистора. Все измеренные значения занесём в таблицу №3.

Таблица №3.  Результаты снятия входных статических характеристик IЭ = ƒ(UЭБ) при UКБ = const.

Uкб=0, В

Uкб=5, В

Uкб=10, В

Uэб, В

Iэ, mA

Uэб, В

Iэ, mA

Uэб, В

Iэ, mA

741,7

0,286

767

0,763

779,8

1,255

781,8

1,354

789,9

1,849

796,0

2,348

797,1

2,447

801,9

2,947

806,0

3,447

806,7

3,547

810,1

4,049

813,1

4,551

813,7

4,651

816,4

5,153

818,8

5,656

819,2

5,755

821,4

6,258

823,4

6,762

823,8

6,862

825,6

7,364

827,3

7,867

Вид характеристики, снятой при , соответствует прямой ветви вольтамперной характеристики одиночного p-n перехода. При входные характеристики сдвигаются влево относительно начала координат. Это объясняется тем, что если на КП подано обратное напряжение, то между эмиттерным и коллекторным переходами возникает обратная связь по напряжению, т.е. изменения обратного напряжения на КП приводят к изменению прямого напряжения на ЭП, и напряжение, фактически приложенное к ЭП, не равно напряжению, подаваемому от E1.  Если на КП подается обратное напряжение, то он расширяется, причем преимущественно в сторону базы (т.к. концентрация примесей в базе мала), и ширина базы W уменьшается. Уменьшение W вызывает уменьшение процесса рекомбинации неосновных носителей в толще базы, т.е. уменьшение рекомбинационной составляющей тока базы и - возрастает.

Следует отметить, что влияние увеличения обратного коллекторного напряжения вызывает существенное смещение входных характеристик только при небольших значениях . При характеристики практически сливаются, т.к. расширение коллекторного перехода приводит не только к уменьшению тока базы, но и к увеличению сопротивления базы.

Выходные статические характеристики будем снимать в этой же схеме, но уже используя другой вольтметр и амперметр.

Таблица №4.  Результаты снятия выходных статических характеристик IК = ƒ(UКБ) при IЭ = const.

Iэ=0, mA

I’э=3.2, mA

I’’э=, mA

Uкб, В

Iк, mA

Uкб, В

Iк, mA

Uкб, В

Iк, mA

1

0,00011

 

 

 

 

2

0,00022

 

 

 

 

3

0,00044

 

 

 

 

4

0,00044

 

 

 

 

7

0,00088

 

 

 

 

10

0,00177

 

 

 

 

15

0,177

 

 

 

 

Вид характеристики, снятой при , соответствует обратной ветви вольтамперной характеристики одиночного p-n перехода. В этом случае , где - нулевой коллекторный ток. Если , то значения тока коллектора увеличиваются за счет носителей заряда, инжектированных из эмиттера в базу. В этом случае коллекторный ток протекает и при . Для того, чтобы уменьшить значение коллекторного тока до нуля, необходимо подать на коллекторный переход прямое напряжение, при этом потенциальный барьер перехода снизится, и навстречу потоку неосновных носителей заряда потечет поток основных носителей заряда; при равенстве этих потоков коллекторный ток равен нулю. При увеличении обратного напряжения на коллекторе характеристики, снятые при , имеют небольшой подъем, т.е. ток коллектора возрастает при увеличении напряжения на коллекторе. Это объясняется тем, что с увеличением обратного коллекторного напряжения растет ширина коллекторного перехода (в основном в сторону базы), уменьшается рекомбинация неосновных носителей в толще базы, уменьшается рекомбинационная составляющая тока базы, и ток коллектора при несколько растет. Характеристики, снятые через равные интервалы изменения тока эмиттера, располагаются неравномерно: чем больше значения тока эмиттерного тока, тем ближе друг к другу располагаются характеристики. Это объясняется тем, что возрастание эмиттерного тока приводит к увеличению рекомбинации, а значит к уменьшению коллекторного тока.
При больших значениях коллекторного напряжения возрастает за счет лавинного умножения носителей заряда в коллекторном переходе.

По таблицам 3 и 4  построим входные и выходные характеристики транзистора в схеме с ОБ.

 

Помимо входной и выходной ВАХ транзистора с ОБ соберем ещё одну схему, которая покажет нам зависимость коэффициента усиления БТ по схеме ОБ от частоты и построим график этой зависимости.

Заключение

          В данной работе рассматривался принцип действия биполярного транзистора. Была рассмотрена классификация, маркировка, схема включения, режимы работы. Рассмотрены основные параметры БТ с ОБ, а также его частотные свойства и статические ВАХ(входная и выходная) . Подводя итог можно сказать, что развитие электроники не стоит на месте, всё больше и больше применяется компьютерное моделирование электрических схем , которое позволяет рассчитывать параметры схем, производить их наладку на ранних этапах создания, выяснять «будущие» неисправности различных блоков и узлов радиоаппаратуры, причём компьютерное моделирование стремится свести к нулю погрешности связанные с измерениями, а это один из самых важных аспектов  при конструировании и разработке схем.

 

@reg

@support17

Сейчас 104 гостей онлайн

@(c)

Copyright © 2009-2011 Support17.com
Любое использование материалов, опубликованных на support17,
разрешается только в случае указания гиперссылки на Support17.com

@s

Родоначальницей всех приборостроительных специальностей явилась кафедра «Приборы точной механики», которая была открыта в 1961 г. на машиностроительном факультете.
В 1976 г. был организован оптико-механический факультет.