Задачи для самостоятельного решения

Задача. В параметрическом стабилизаторе напряжения используется стабилитрон сU_ст= 10 В. Определить допустимые пределы изменения входного напряжения, если максимальный ток стабилитронаI_{ст.макс}= 30 мА, минимальный ток стабилитронаI_ст.мин= 1 мА, сопротивление резистора нагрузкиR_н= 1 кОм и сопротивление ограничительного резистораR_огр= 0,5 кОм.

Решение. Входное напряжение параметрического стабилизатораU_вх=U_ст+R_огр(I_н+I_ст).

Ток нагрузки определим по формуле . Подставив это значение в первую формулу, получим:. Подставляя в эту формулу максимальное и минимальное значение тока стабилитрона, получим максимальное и минимальное значения входного напряжения:

U_вх.мин=10(1+0,5) + 10,5 = 15,5 В;

U_{вх.макс}=10(1+0,5) + 300,5 = 30 В.

Задача 2.1. В параметрическом стабилизаторе напряжения используется стабилитрон с U_ст= 40 В, максимальный ток стабилитронаI_{ст.макс}= 40 мА, минимальный ток стабилитронаI_ст.мин= 5 мА, входное напряжениеU_вх= 200 В. Определить сопротивление ограничительного резистораR_огр, если ток нагрузки меняется отI_н=0 доI_н.макс. Чему равен максимальный ток нагрузки?

Задача 2.2. Используя значение ограничительного резистора из предыдущей задачи, определить допустимые пределы изменения входного напряжения, если ток нагрузки I_н= 25 мА.

Задача 2.3. При изменении напряжения стабилизации от 8 до 8,1 В ток стабилитрона изменился от 10 до 100 мА. Определить дифференциальное сопротивление стабилитрона. Определить коэффициент стабилизации параметрического стабилизатора на таком стабилитроне, если U_вх= 16 В,R_огр= 100 Ом.

Задача 2.4. Определить величину ограничительного резистора и коэффициент стабилизации параметрического стабилизатора, если дифференциальное сопротивление стабилитрона r_ст= 12 Ом, токI_ст=I_н= 5 мА, напряжениеU_ст= 10 В,U_вх= 15 В.

Задача 2.5. Какое ограничительное сопротивление необходимо установить в параметрическом стабилизаторе напряжения, если U_ст= 12 В,I_{ст.макс}= 100 мА,U_вх= 24 В,R_н= 50 Ом.

Лабораторная работа n3

Исследование статических характеристик биполярного транзистора

Цель работы: исследовать статические входные и выходные характеристики биполярного транзистора в схемах с ОБ и ОЭ.

Теоретические сведения

Биполярным транзистором называется полупроводниковый прибор с двумя взаимодействующими переходами, работа которого обусловлена движением носителей зарядов двух типов - электронами и дырками. Переходы делят структуру транзистора на три области с чередующимися типами проводимости. Внешние области называют эмиттером и коллектором, а внутреннюю область - базой.

Статические характеристики представляют собой зависимости между токами в транзисторе и напряжениями на его электродах при отсутствии резисторов в цепях эмиттера, базы и коллектора. Различают два основных типа статических характеристик:

- входные Iвх = f(Uвх) при Uвых = соnst;

- выходные Iвых = f(Uвых) при Iвх = соnst.

Статические характеристики зависят от схем включения транзистора. В справочной литературе обычно приводятся типовые семейства входных и выходных статических характеристик транзисторов для схемы ОЭ. По входным характеристикам можно определить входное сопротивление транзистора в режиме малого сигнала, а по выходным - выходное сопротивление, а также провести графический анализ работы транзистора в практических схемах.

На входное сопротивление транзистора влияет величина напряжения на коллекторе: Uкб в схеме ОБ и Uкэ в схеме ОЭ. Это связано с изменением толщины базы (эффект Эрли).

Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с принципиальной схемой исследования статических характеристик транзистора, представленной на рис. 3.1 и собранной в сменном блоке СБ-1. Она содержит два генератора тока для установки тока эмиттера в схеме ОБ (Г1) и для установки тока базы в схеме ОЭ (Г2), величина этих токов может меняться с помощью регулировки Е3.

2. Скоммутировать цепи таким образом, чтобы транзистор VТ1 оказался включенным по схеме ОБ. При этом коллектор транзистора VТ1 подключается к источнику -Е1 через миллиамперметр А2 переключателями П4 и П7 (расположен на сменном блоке), а эмиттер к генератору тока через миллиамперметр А1 переключателями П1 и П2. База транзистора соединена с общим проводом переключателем П2. Для измерения напряжения между коллектором и базой необходимо подключить вольтметр V5 к исследуемой схеме, поставив переключатель "РЕЖИМ" в положение fд. Напряжение между эмиттером и базой измеряется вольтметром V3.

3. Включить стенд СТЭЛ-2 и снять семейство входных характеристик транзистора в схеме ОБ:

Iэ = f(Uэб)/ Uкб = соnst. (Uкб = 0 В, Uкб = 5 В,Uкб = 10 В).

Рис. 3.1. Принципиальная схема для исследования статических характеристик транзистора

Предел измерения миллиамперметра А1 = 10 мА, вольтметра V3 = 1 В. Результаты измерений занести в таблицу 3.1.

Таблица 3.1

Входные характеристики в схеме ОБ

Uкб=0 В	Uэб
	Iэ
Uкб=5 В	Uэб
	Iэ
Uкб=10 В	Uэб
	Iэ

4. Снять семейство выходных характеристик транзистора в схеме ОБ:

Iк = f(Uкб)/ Iэ = соnst. (Iэ = 2 мА, Iэ = 4 мА, Iэ = 6 мА, Iэ = 8 мА).

Предел измерения миллиамперметра А2 = 20 мА. Результаты измерения занести в таблицу 3.2.

Таблица 3.2

Выходные характеристики в схеме ОБ

Iэ=2 мА	Uкб
	Iк
Iэ=4 мА	Uкб
	Iк
Iэ=6 мА	Uкб
	Iк
Iэ=8 мА	Uкб
	Iк

5. Построить графики входных и выходных характеристик в схеме ОБ.

6. Скоммутировать цепи таким образом, чтобы транзистор VТ1 оказался включенным по схеме ОЭ. Для этого надо переключить П1 и П2 в противоположное положение.

7. Снять семейство входных характеристик транзистора в схеме ОЭ:

Iб = (Uбэ)/Uкэ = соnst. (Uкэ = 0 В, Uкэ = 5 В, Uкэ = 10 В).

Предел измерения миллиамперметра А1 = 0,5 мА. Результаты измерений занести в таблицу 3.3. При снятии характеристик учитывать влияние вольтметра V3, предел измерения которого = 1В.

Таблица 3.3

Входные характеристики в схеме ОЭ

Uкэ=0 В	Uбэ
	IА1
	IутV3
	Iб
Uкэ=5 В	Uбэ
	IА1
	IутV3
	Iб
Uкэ=10 В	Uбэ
	IА1
	IутV3
	Iб

8. Снять семейство выходных характеристик транзистора в схеме ОЭ:

Iк = f(Uкэ)/Iб = соnst. (Iб = 50 мкА, Iб = 100 мкА, Iб = 200 мкА, Iб = 300 мкА).

Результаты измерений занести в таблицу 3.4.

Таблица 3.4

Выходные характеристики в схеме ОЭ

Iб=50 мкА	Uкэ
	Iк
Iб=100 мкА	Uкэ
	Iк
Iб=200 мкА	Uкэ
	Iк
Iб=300 мкА	Uкэ
	Iк

9. Построить графики статических входных и выходных характеристик схемы ОЭ.

Содержание отчета:

- принципиальная схема исследования статических характеристик транзистора;

- таблицы результатов измерений;

- графики статических характеристик.

Контрольные вопросы.

1. Охарактеризуйте состояние переходов база-эмиттер и база-коллектор транзистора (открытое или закрытое) при нормальном активном режиме работы.

2. Как с помощью статических характеристик определить коэффициенты передачи тока транзистора и его входное и выходное сопротивление?

3. Чем различаются семейства входных и выходных характеристик транзистора при разных схемах включения?

4. Нарисуйте схемы включения транзистора ОЭ и ОБ и укажите на них полярность питающих напряжений и направления токов базы, эмиттера и коллектора для нормального активного режима работы.