Исследование биполярного транзистора МП-40А

Задание для РГЗ



	1.	Выписать из справочника параметры транзистора МП – 40А. Нарисовать чертёж выводов транзистора.

	2.	Зарисовать входную и выходную характеристики транзистора.

	3.	Нарисовать схему с общим эмиттером. Определить графически h-параметры для схемы с общим эмиттером.

	Нарисовать схему с общим коллектором и общей базой. Рассчитать h-параметры для схем включения с общим коллектором и общей базой.

	Анализ по полученным результатам.

	транзистор коллектор схема




Связь между h-параметрами в различных схемах включения







Справочные параметры транзистора МП – 40А



Промышленностью выпускается 4 группы транзисторов МП – 40А – «В, Г, Д, Е» – В справочниках приводятся параметры и характеристики на группу транзистора. Для проведения расчета выбираю транзистор группы «Д», т.е. транзистор МП – 40А.



Условное наименование транзистора имеет 5 элементов

1 элемент

2 элемент

3 элемент

4 элемент

5 элемент

М

П

4

0

А

Обозначает исходный полупроводниковый материал, из которого изготовлен транзистор. М – Кремниевый сплавной.

Буква определяющая подкласс (или группу) транзистора п – полевой.

Характеризует назначение прибора. 2 – 3. 30 МГц (средней частоты).

Число обозначающее номер разработки транзистора.

Буква, условно определяющая классификацию транзисторов по параметрам.







Характеристика транзистора МП-40А: кремневый сплавной, германиевый р-п-р транзистор, предназначен для работы в усилительных и переключающих схемах. Корпус металлический, герметичный, с гибкими выводами. Масса транзистора не более 2 г.

Условное обозначение.







Наименование

Обозначение

Значение

Режимы измерения





min

макс

Uк, В

Uэ, В

Iк, мА

I в, мА

Iэ, мА

f, Гц

Обратный ток коллектора

Iкбо

0,5

15

5











Обратный ток эмиттера

Iэбо

5

30



5









Входное сопротивление транзистора в режиме малого сигнала, Ом

h11б

25

35

5







1

1

Коэффициент обратной связи по напряжению

h12б

110–3

5-Ю» 3

5







1

1

Коэффициент передачи тока в режиме малого сигнала в схеме с ОЭ

h21э

20

40

5







1

1

Выходная проводимость в режиме малого сигнала при х.х., мкСм

h22б

0,5

3,3

5







1

1

Предельная частота коэффициента передачи тока, МГц

Fh21б

1,0

3,0

5







1



Емкость коллекторного перехода, пФ

ск

20

50

5









465

Коэффициент шума, дБ

Кш

5

12

1,5







0.5

1

Сопротивление базы, Ом

Rб

200

5



1







465

	

	Максимально допустимые параметры (гарантируются при температуре окружающей среды, Тс=-60…+70° С):

	Iк max – постоянный ток коллектора, мА ………………………… 20

	Iк, и max – импульсный ток коллектора, мА ……………………. 150

	Uэк max – постоянное напряжение эмиттер-база, В………….……. 5

	Uкб max – постоянное напряжение коллектор-база, В ……………. 30

	Uкэ max – постоянное напряжение коллектор-эмиттер, В ………… 30

	Pк max – постоянная рассеиваемая мощность коллектора, мВт …… 150

	при Тс=+100° С ……… 75

	Uкб пр – пробивное напряжение коллектор-база, В ………………. 30

	Uкэ и max – импульсное напряжение коллектор-база, В ……….…. 30

	Uкб и max – импульсное напряжение коллектор-эмиттер, В ………. 30

	Допустимая температура окружающей среды, °С ………… -60 … +70




Графическое определение h-параметров для схемы с общим эмиттером









∆Iб=0,2 мА

Величины А-параметров можно определить по статистическим входным и выходным характеристикам задавая приращение одному из параметров. Параметры h11 и h12 определяются по входным характеристикам. Параметры h21 и h22 определяются по семейству выходных характеристик.

Входное сопротивление – сопротивление транзистора входному току.







Коэффициент обратной связи по напряжению показывает, какая часть выходного сигнала транзистора поступает на его вход.






Коэффициент усиления по току показывает во сколько раз изменение тока 1к больше фиксированного изменения тока Iб.







Выходная проводимость характеризует внутреннее выходное сопротивление транзистора.







Включение транзистора по схеме с общим эмиттером

Каскад по схеме с ОЭ при усилении переворачивает фазу напряжения, т.е. между выходным и входным напряжением имеется фазовый сдвиг 180. Достоинство схемы с ОЭ – удобство питания ее от одного источника, поскольку на коллектор и базу подаются питающие напряжения одного знака. Недостатки данной схемы – худшие по сравнению со схемой ОБ частотные и температурные свойства. С повышением частоты усиление в схеме с ОЭ снижается в значительно большой степени, нежели в схеме с ОБ. Режим работы схемы ОЭ сильно зависит от температуры.






Расчет h-параметров для схемы включения с общей базой

















Данная схема дает значительно меньшее усиление по мощности и имеет еще меньшее входное сопротивление, чем схема с ОЭ. Но по своим частотным и температурным свойствам она значительно лучше схемы ОЭ. Для схемы ОБ фазовый сдвиг между выходным и входным напряжением отсутствует, т.е. фаза напряжения при усилении не переворачивается. Каскад по схеме ОБ вносит при усилении меньшие искажения, нежели каскад по схеме ОЭ.



Расчет h-параметров для схемы включения с общим коллектором
















В схеме OK входное напряжение полностью передается обратно на вход, т.е. очень сильна отрицательная обратная связь. Выходное напряжение совпадает с входным и почти равно ему (выходное напряжение повторяет входное). Поэтому данный каскад обычно называют эмиттерным повторителем.



Важнейшие параметры основных схем включения транзисторов

***

Схема ОЭ

Схема ОБ

Схема ОК

h11

Сотни – тысячи

Единицы – десятки

Десятки – сотни

h12

0,01 – 0,1

0,1 – 1

1

|h21|

Десятки – сотни

Немного меньше единицы

Десятки тысяч – сотни тысяч

1/h22

Сотни – тысячи

Тысячи – сотни тысяч

Сотни – тысячи



Анализ полученных результатов.



Сводная таблица полученных результатов

Исследуемый параметр

Схема включения транзистора

мп-40А





ОЭ

ОБ

ОК

h11 (входное сопротивление)

166 Ом

5,35 Ом

166 Ом

h12 (коэффициент обратной связи)

0,02

0,14

1

| h2I | (коэффициент усиления по току)

30

31

0,97

1/h22 (выходное сопротивление)

0,33 кОм

11,6 кОм

0,33 кОм



Входное сопротивление h11 схемы включения транзистора должно быть максимальным, этим исключается шунтирующее действие каскада на предыдущий узел. По полученным входным сопротивлениям для различных схем включения делаем вывод, что наибольшими значениями обладает схема ОЭ и ОК. Однако схема ОК обеспечивает максимальную отрицательную обратную связь. Наименьшим входным сопротивлением h11=5.35 Ом обладает схема с ОБ, что затрудняет ее использование с высокоомными выходными источниками. Данная схема применяется в основном совместно со схемой ОК (каскадные схемы включения).

Коэффициент обратной связи h12 определяет коэффициент усиление каскада по напряжению. Наибольшим коэффициент усиления по напряжению, обладает схема ОЭ и ОБ (обратная связь минимальна). Схема с ОК имеет максимальную обратную отрицательную связь поэтому данная схема включения обладает минимальным усилением по напряжению.

Коэффициент усиления по току h21. Наименьшим усилением по току обладает каскад ОБ, наибольшим – каскад с ОК, следовательно схему с ОК целесообразно включать на каскады имеющие низкое входное сопротивление (например, генератор тока).

Выходное сопротивление 1/h22. Наибольшим выходным сопротивлением обладает схема с ОБ, что затрудняет ее использование в схемах имеющих низкое входное сопротивление.






Список используемой литературы



	Транзисторы для аппаратуры широкого применения: Справочник / К.М. Брежнева, Е.И. Гантман, Т.И. Давыдова и др. Под ред. Б.Л. Перельмана. – М.: Радио и связь, 1981. - 656 с.: ил.

	Жеребцов И.П. Основы электроники. – 5-е изд., перераб. и доп. – Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1990. – 352 с: ил.

	Справочник радиолюбителя. – 3-е изд. Под общей редакцией А.А. Куликовского - М: Госэнергоиздат, 1961. – 500 с: ил.