Материал: А27463 Дорошков А.В. Теория и компьюторное моделирование устройств электроники Учеб. пособие 2006

Рис. 1.6. Транзистор, включенный по схеме общий эмиттер, как активный четырехполюсник

Связь между входными () и выходными () приращениями напряжений и токов четырехполюсника устанавливается системой двух уравнений с коэффициентами, которые называют параметрами транзистора, включенного по схеме общий эмиттер:

;

h-Параметры имеют следующий физический смысл для схемы с ОЭ:

при – дифференциальный коэффициент усиления тока базы;

при – входное дифференциальное сопротивление транзистора;

при – выходная дифференциальная проводимость.

Для схемы с ОЭ входное сопротивление составляет единицы кОм, а выходная проводимость – от до См.

h-Параметры транзистора в рабочей точке А можно определить графическим путем.

Параметры находят по входной характеристике рис. 1.7.

Рис. 1.7. Построения для определения

На входной характеристике выбирают вблизи рабочей точки А две вспомогательные точки А₁ и А₂ (приблизительно на одинаковом расстоянии), находят приращения напряжения и тока базы и рассчитывают входное дифференциальное сопротивление .

Параметры и определяются из семейства выходных характеристик транзистора рис. 1.8:

; .

Рис. 1.8. Построения для определения и

Модельный эксперимент

Цель работы

1. Изучить принцип действия и характеристики биполярных транзисторов.

2. Приобрести практические навыки по экспериментальному определению характеристик и параметров современных биполярных транзисторов, включенных по схеме общий эмиттер (ОЭ), с помощью пакета программ Electronics Workbench.

3. Экспериментально подтвердить теоретические знания, полученные на лекциях и самостоятельных занятиях по биполярным транзисторам.

Программное обеспечение, приборы и элементы

1. Пакет моделирующих программ Electronics Workbench v.5.12, работающих в среде операционной системы Windows 98, Windows XP или Windows 2000. Путь запуска программы Electronics Workbench: «рабочий стол Windows»  папка «Учебный процесс»  ярлык .

2. Биполярный транзистор npn-типа 2N2218. Путь выбора: группа компонентов транзисторов Transistors  NPN Transistor. Модель транзистора 2N2218 выбрать из библиотеки 2n во вкладке Models свойств транзистора (NPN Transistor Properties).

3. Источник базового тока и источник напряжения пита‑ ния . Путь выбора: группа компонентов источников Sources  DC Current Source (источник тока)  Battery (источник напряжения).

4. Вольтметры PV1 и PV2 . Путь выбора: группа компонентов индикаторных приборов Indicators  Voltmeter.

5. Заземление. Путь выбора: группа компонентов источников Sources à Ground.

6. Амперметры PA1 и PA2 . Путь выбора: группа компонентов индикаторных приборов Indicators  Ammeter.

Программа работы

1. Ознакомиться с теоретическими сведениями и инструкцией по использованию программы Electronics Workbench v.5.12.

2. Изучить схему лабораторной установки для снятия статических характеристик биполярного транзистора.

3. На рабочем поле программы Electronics Workbench v.5.12 собрать схему и произвести модельный эксперимент.

4. Обработать результаты экспериментальных исследований, построить семейства входных и выходных ВАХ транзистора.

5. Рассчитать h-параметры транзистора (, , ).

Порядок проведения работы

1. Исследование входной ВАХ биполярного транзистора.

1.1. Собрать схему лабораторной установки, приведенную на рис. 1.9.

1.2. Выбрать модель транзистора 2N2218 из библиотеки 2n во вкладке Models свойств транзистора (NPN Transistor Properties).

1.3. Во вкладке Value свойств вольтметров (Voltmeter Properties) установить режим измерения постоянного тока (Mode: DC) и задать внутреннее сопротивление вольтметра (Resistance) (R) = 100 MОм.

Рис. 1.9. Схема установки для исследования ВАХ биполярного транзистора

1.4. Во вкладке Value свойств амперметров (Ammeter Properties) установить режим измерения постоянного тока (Mode: DC) и задать внутреннее сопротивление амперметра (Resistance) (R) = 1µОм.

1.5. Предъявить моделируемую установку для проверки инженеру и получить разрешение преподавателя на проведение эксперимента.

1.6. Включить лабораторную установку и, изменяя величину тока источника от 1 до 1000 мкА в соответствии с данными табл. 1.1, измерить напряжение между базой и эмиттером при двух значениях напряжения между коллектором и эмиттером ( и ). Результаты измерений занести в табл. 1.1.

1.7. Используя шаблон (рис. 1.10), построить в полулогарифмическом масштабе семейство входных ВАХ.

1.8. Рассчитать при токе базы для двух значений коллекторного напряжения входное сопротивление транзистора при включении его по схеме с ОЭ, которое равно .

;

.

Таблица 1.1

Рис. 1.10. Шаблон для построения входных ВАХ

2. Исследование статических выходных ВАХ биполярного транзистора.

В процессе эксперимента снимаются четыре ветви семейства выходных ВАХ при токах базы . Исследования выполняются на той же лабораторной установке и при тех же параметрах измерительных приборов, что и в предыдущем эксперименте.

2.1. Установить величину тока источника тока и, изменяя величину напряжения источника в соответствии с данными табл. 1.2, снять зависимость при . Результаты измерений занести в табл. 1.2.