Міністерство освіти І науки україни запорізький національний технічний університет Методичні вказівки до лабораторних робіт з дисципліни

^ Лабораторна робота № 1 Моделювання біполярного транзистора по постійному струму Мета роботи – вивчення математичної моделі Еберса-Мола біполярного транзистора. ^ Теоретичні відомості Для опису біполярного транзистора по постійному струму широко використовується інжекційна модель Еберса-Мола [1]. Її спрощений варіант для n-p-n транзистора представлений на рис.1.1 Напрями струмів і полярність напруги, вказані на малюнку відповідають нормальному включенню транзистора, коли перехід база-емітер відкритий, а перехід база-колектор закритий. Діод VD1 моделює перехід база-емітер. Джерело струму, , враховує проходження частини струму цього переходу в область колектора, тут - коефіцієнт передачі по струму транзистора із загальною базою (ЗБ) при нормальному включенні. У свою чергу діод VD2 моделює перехід база-колектор, а джерело - проходження частини струму цього переходу в область емітера. - коефіцієнт передачі по струму транзистора з ЗБ при інверсному включенні, тобто при зворотній в порівнянні з рис.1.1. полярністю напруг. Рисунок 1.1 – Модель Эберса-Мола транзистора Струми переходу моделюються експоненціальними залежностями: (1.1) где ,- струми насичення емітерного і колектора переходів, - тепловий потенціал Зв'язок між струменями і напругими на електродах транзистора визначаються співвідношеннями: (1.2) При складанні моделі транзистора з p-n-p провідністю в схемі на рис. 1.1 достатньо змінити полярність включання діодів і джерел струму. За допомогою співвідношень (1.1), (1.2) можуть бути складені залежності для вольтамперних характеристик (ВАХ) транзистора для будь-якої схеми його вмикання і в будь-якій системі параметрів. При вмиканні транзистора з ЗБ, як вказано на рис.1.1, його струми розраховуються через струми переходів (1.1) таким чином: (1.3) Дані співвідношення моделюють вхідну і вихідну вольтамперні характеристики, відповідні системі статичних Y-параметрів транзистора з ЗБ. При включенні транзисторів із загальним емітером (ЗЕ) відповідно до (1.2) має місце: Звідси з обліком (1.3) слідують співвідношення для вхідної і вихідної вольтамперні характеристики транзистора з ЗЕ в системі статичних Y-параметрів: (1.4) Для транзистора із загальним колектором (ЗК): Звідси з обліком (1.3) слідують співвідношення для вхідної і вихідної вольтамперні характеристики у вигляді статичних Y-параметрів транзистора з ЗК: (1.5) Типові значення напруги складають одиниці вольт, - долі вольта; типові значення струму - одиниці міліампер, - десяті і соті долі міліампера. Для типових значень, що становлять одиниці вольт, другими доданками в (1.3) можна нехтувати і одержати залежність для коефіцієнта передачі по струму в схемі з ЗБ: . (1.6) Аналогічно з (1.4) витікає співвідношення (1.7) для коефіцієнта передачі по струму транзистора з ЗЕ. Вольтамперні характеристики (1.3) – (1.5) графічно представляються у вигляді сімейства кривих, що описують вхідний струм від вхідної напруги при постійній вихідній. Для транзистора з ЗБ: (1.8) Для транзистора с ЗЕ: (1.9) Для транзистора с ЗК: (1.10) По вольтамперныих характеристиках (1.3) – (1.5) можуть бути визначені динамічні у-параметри транзистора, використовувані при розрахунках схем в режимі малого сигналу. Наприклад, для транзистора ЗЕ з (1.4) слідує: (1.11) де - вхідна провідність, - провідність прямої передачі, - провідність зворотної передачі, - вихідна провідність. Лабораторне завдання Завдання передбачає моделювання вольтамперних характеристик і динамічних параметрів біполярного транзистора Варіанти завдань приведені в таблиці 1.1. Вибір варіанту завдання здійснюється після 4-го останнім цифрам номера студентського квитка. Наприклад, для восьмизначного номера (n=8) варіант визначається по 8-й, 7-й, 6-й і 5-й цифрами. Дані беруться на перетині стовпця, відповідного порядковому номеру цифри, і рядка, відповідної значенню цифри. Таблиця 1.1 Цифри номеру Останні чотири цифри номера студентського квитка (n-3)-а (n-2)-а (n-1)-а n-а Α Включення 0 0.95 10-14 10-8 ЗБ 1 0.96 10-13 10-9 ЗЕ 2 0.97 10-12 10-10 ЗК 3 0.94 10-11 10-11 ЗБ 4 0.98 10-10 10-10 ЗЕ 5 0.95 10-11 10-9 ЗК 6 0.96 10-12 10-8 ЗБ 7 0.97 10-13 10-9 ЗЕ 8 0.94 10-14 10-10 ЗК 9 0.96 10-13 10-11 ЗБ Додаткові дані: В, . У роботі необхідно: По співвідношеннях (1.3) – (1.5), (1.8) – (1.10) скласти програми для побудови вольтамперних характеристик транзистора в графічній формі. Напругу змінювати в межах від 0 до 1 В, напруги, - в межах від 0 до 10 В. Семейства вхідних і вихідних характеристик повинні містити по три криві, побудовані для значень В і значень або , рівних 0, 5, 10 В. По співвідношеннях (1.6), (1.7) визначити коефіцієнти передачі по струму при включенні транзистора з ЗБ і ЗЕ. По співвідношеннях, аналогічних (1.11), визначити динамічні параметри для заданої схеми включення транзистора при двох варіантах напруг. Для схеми з ЗЕ при В, В та В, В. Для схеми с ЗБ при В, В та В, В. Для схеми с ЗК при В, В та В, В. При складанні програм доцільно спочатку визначити функції струму від напруг. Наприклад, функцію для iк записати по співвідношенню (1.3) у вигляді . Аналогічно задати функції для похідних. Наприклад, на підставі (1.11) записати , скориставшись символом диференціювання на панелі інструментів Сalculus. Зміст звіту Короткі теоретичні відомості, розрахункові формули, еквівалентні схеми. Графіки сімейства вхідних і вихідних характеристик транзистора. Значення коефіцієнтів передачі по струму α, β. Значення динамічних параметрів транзистора. Висновки по виконаній роботі. Контрольні питання Намалюйте модель Еберса-Молла для n-p-n транзистора. Поясніть призначення елементів. Намалюйте модель Еберса-Молла для p-n-p транзистора. Поясніть призначення елементів. Запишіть залежність для струмів переходів. Складіть залежності і для транзистора з ЗБ. Складіть залежності і для транзистора з ЗЕ. Складіть залежності і для транзистора з ЗК. Що таке нормальний і інверсний режим роботи транзистора? Як визначається коефіцієнт передачі по струму транзистора з ЗБ? Як визначається коефіцієнт передачі по струму транзистора з ЗЕ? Зв'язок між коефіцієнтами передачі по струму транзистора з ЗБ і ЗЕ. Як визначаються динамічні параметри транзистора?

Схожі:

	Міністерство освіти І науки України Національний технічний університет України Методичні вказівки з виконання лабораторних робіт з дисципліни “Теорія автоматичного управління ” для студентів напрямку 0906 Електротехніка....		Міністерство освіти І науки україни національний технічний університет україни Методичні вказівки до лабораторних робіт із дисципліни “Аудит І фінансово-управлінський облік (з використанням комп’ютерних технологій)”...
	Міністерство освіти І науки україни Донецький Національний Технічний Університет Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт та самостійної роботи по курсу "Web-технології" (для студентів спеціальності 091502)....		Міністерство освіти І науки україни гуманітарний університет Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни “системи штучного інтелекту”
	Міністерство освіти І науки України Запорізький національний технічний...		Міністерство освіти І науки України Запорізький національний технічний...
	Міністерство освіти І науки україни дніпродзержинський державний... Методичні вказівки для самостійної роботи з дисципліни «Управління проектами енерговикористання» для студентів за напрямом 0000 -«Специфічні...		Методичні вказівки до лабораторних робіт з дисципліни Методичні вказівки до лабораторних робіт з дисципліни “Основи системного ана­лізу” для сту­дентів всіх форм нав­чан­ня спе­ці­альності...
	Міністерство освіти І науки України дніпродзержинський державний... Методичні вказівки до виконання курсового проекту “Розрахунок регенератора мартенівської печі” для студентів 3-го курсу спеціальності...		Міністерство освіти І науки україни східноукраїнський національний... Методичні вказівки до виконання розрахунково-графічної роботи з дисципліни: «Цивільна оборона» (для студентів усіх спеціальностей...