«Выбор рабочей точки биполярного транзистора и определение режима усиления переменного напряжения»
Выполнил:
студент группы 5А13
Мирзаев С.Ф.
Проверил:
Преподаватель
Тимошкин В.В.
Томск – 2012
Цель работы: Экспериментально установить различные классы усиления биполярного транзистора. Определить оптимальную точку покоя и максимальную амплитуду неискажённого выходного сигнала, а также минимальную амплитуду входного напряжения, при которой транзистор переходит в режим насыщения.
Задание:
Экспериментально ознакомиться с различными классами усиления. В классах А, В подобрать оптимально точку покоя и определить максимальную амплитуду неискаженного выходного сигнала и допустимую амплитуду входного сигнала. В классе D определить минимальную амплитуду прямоугольного входного напряжения, при которой транзистор надежно переходит в режим насыщения.
В ходе работы мы ознакомились с различными классами усиления. В классах А, В подобрали оптимально точку покоя и определили максимальную амплитуду неискаженного выходного сигнала и допустимую амплитуду входного сигнала. В классе D определили минимальную амплитуду прямоугольного входного напряжения, при которой транзистор надежно переходит в режим насыщения.
Контрольные вопросы:
1.Какми достоинствами и недостатками обладает биполярный транзитор? биполярный транзистор — трёхэлектродный силовой электронный прибор, используемый, в основном, как мощный электронный ключ в импульсных источниках питания, инверторах, в системах управления электрическими приводами.
Недостатки :необходимость большого тока базы для включения;
наличие токового «хвоста» при запирании, поскольку ток коллектора не спадает мгновенно после снятия тока управления — появляется сопротивление в цепи коллектора, и транзистор нагревается;
зависимость параметров от температуры;
напряжения насыщения цепи коллектор-эмиттер ограничивает минимальное рабочее напряжение. Низкое быстродействие, по сравнению с силовыми ключами других типов. Низкий коэффициент передачи по току в области больших нагрузок и как следствие сложность и большая стоиимость систем управления. Малая стойкость к перегрузкам.
2. Какое включение называют инвестным? Эмиттерный переход имеет обратное включение, а коллекторный переход — прямое
3. Почему при включении транзитора ток коллектора начинает протекать с временной задержкой после начала протекания ток базы?
Рассмотрим переходный процесс переключения транзистора. Пусть на вход транзистора подан сигнал (рис. 3.40). На интервале эмиттерный переход смещен в прямом направлении и по нему протекает базовый ток . При этом ток в коллекторной цепи начнет протекать с задержкой на время , которое требуется инжектируемым в базу носителям для прохождения расстояния, равного ширине базовой области.
Затем коллекторный ток нарастает постепенно в течение времени , что связано с процессом накопления носителей в базе. После окончания входного импульса в точке входной сигнал меняет полярность; эмиттерный переход смещается в обратном направлении и инжекция носителей в базу прекращается. Но поскольку в базе был накоплен некоторый заряд носителей, то ток коллектора еще в течение времени будет поддерживаться, а затем снижаться до нуля в течение времени . Время называют временем рассасывания неосновных носителей в зоне базы. Таким образом, импульс коллекторного тока существенно отличается от входного импульса в первую очередь тем, что имеет заметные фронты нарастания и спадания.
4. Чем определияется время выключения транзитора? Время выключения транзистора, состоящее из времени задержки спада и времени спада импульса. Время выключения транзистора определяется величинами эмиттерных и коллекторных емкостей нагрузочных каскадов.
5. От чего зависит динамические потери транзистора? Переход транзистора из режима отсечки в режим насыщения либо обратно происходит не мгновенно. За время этого перехода (время коммута-ции) транзистор переходит из одного режима в другой, не минуя активной области, для которой характерны одновременное наличие тока и напряжения на транзисторе, т. е. динамические потери.
6. Что такое область активного усиления транзистора? активный (усиления). Эмиттерный переход смещён в прямом направлении, а коллекторный – в обратном; Область ток коллектора и Uкэ, в которой транзистор работает в активном режиме.
7. Как транзистор работает в режиме насыщения? В режиме насыщения оба p-n-перехода включены в прямом направлении, переходы насыщены подвижными носителями заряда, их сопротивления малы. Иногда ток базы может оказаться слишком большим. В результате мощности питания просто не хватит для обеспечения такой величины тока коллектора, которая бы соответствовала коэффициенту усиления транзистора. В режиме насыщения ток коллектора будет максимальным, который может обеспечить источник питания, и не будет зависеть от тока базы. В таком состоянии транзистор не способен усиливать сигнал, поскольку ток коллектора не реагирует на изменения тока базы.В режиме насыщения проводимость транзистора максимальна, и он больше подходит для функции переключателя (ключа) в состоянии «включен». Аналогично, в режиме отсечки проводимость транзистора минимальна, и это соответствует переключателю в состоянии «выключен».
8. Что такое режим отсечки? В режиме отсечки оба p-n-перехода включены в обратном направлении. В электродах транзистора протекают тепловые токи обратновключенных переходов.