Elektronika W Zad cz 2 6

W. Ciążyński - ELEKTRONIKA W ZADANIACH Część 3- Analiza malosygnalowa układów półprzewodnikowych

Jest to wartość średnia dla zmian położenia punktu pracy symetrycznych względem P (od P1 do P2). Z danych liczbowych wynika, że dla zmiany położenia punktu pracy od PI do P oraz od P do P2 uzyskujemy takie same przyrosty I_c, co świadczy o tym że charakterystyka wyjściowa tranzystora /_c= f(U_CE) dla stałego prądu bazy !b= 150 pA może być uważana w rozpatrywanym zakresie za liniową. Ilustracja graficzna uzyskanego wyniku na wykonanym z zachowaniem skali rysunku 3.1.2 jest możliwa tylko na charakterystykach wyjściowych tranzystora - wartość liczbowa parametru ti22_e odpowiada nachyleniu fragmentu charakterystyki wyjściowej (pokazanego ciągłą linią pogrubioną) w okolicy punktu pracy P. Na charakterystykach przejściowych tranzystora odpowiedni odcinek ma zbyt małą długość, aby jego pokazanie w przyjętej skali było możliwe.

Rys. 3.1.2 Ilustracja graficzna obliczenia wartości liczbowych parametrów h₂₂ i h₂₂na charakterystykach statycznych tranzystora

Zgodnie z podaną we Wprowadzeniu definicją W3.12 wartość liczbową parametru fi2ie (czyli zwarciowego współczynnika wzmocnienia prądowego tranzystora) obliczamy jako:

u_CFin=xv

— = 118

(3.1.2)

21,96-10,11 mA _ 11,85 niA 200-100 fxA ~ 100 piA

Na rysunku 3.1.2 wynik ten można zilustrować graficznie zarówno na charakterystykach przejściowych tranzystora jako nachylenie fragmentu charakterystyki dla parametru Uce- 8V w okolicy punktu pracy P (tj. fragmentu pokazanego pogrubioną linią przerywaną), jak i na charakterystykach wyjściowych przez odczytanie przyrostu prądu Ic dla stałej wartości Uce = 8 V, tj. pionowo pomiędzy dwiema charakterystykami wyjściowymi odpowiadającymi dwu wartościom prądu bazy. Obliczona wartość liczbowa /i2/_f to wartość średnia dla zmian położenia punktu pracy symetrycznych względem położenia P (od P3 do P4). Z danych liczbowych wynika, że dla zmiany położenia punktu pracy od P do P3 uzyskujemy nieco większą od tej średniej wartość parametru /i2/_e = 120, a dla zmiany od P do P4 nieco mniejszą /i2^=H7. Świadczy to o pewnej nieliniowości charakterystyki przejściowej tranzystora /c = f(/a), z powodu której wyniki obliczeń np. wzmocnienia prądowego lub napięciowego (wzmacniacza zbudowanego przy wykorzystaniu badanego tranzystora pracującego w rozpatrywanym punkcie pracy) mogą okazać się niedokładne dla dużych sygnałów (dużych zmian położenia punktu pracy tranzystora).

W Ciązyitaki - ELEKTRONIKA W ZADANIACH Częsc 3' Analiza malosygnalowa układów półprzewodnikowych

Mi siol

Zadanie 3.2

Rys. 3.2.1 Układ pomiarowy do zdejmowania charakterystyk wejściowych i oddziaływania zwrotnego tranzystora npn w konfiguracji WE

W układzie pomiarowym jak na rysunku 3.2.1 do zdejmowania charakterystyk statycznych tranzystora krzemowego npn prąd bazy był nastawiany za pomocą dokładnego regulowanego źródła prądowego, a napięcie zasilające obwód kolektora było nastawiane za pomocą regulowanego źródła napięciowego. Napięcie U_BE i prąd bazy I_Bmierzono w układzie poprawnie mierzonego napięcia, przy czym jednak prąd I_v pobierany przez woltomierz był znikomy (rezystancja wewnętrzna woltomierza Rv wynosiła 10 Mft, co przy 0,6 V daje prąd I_v= 60 nA). Mierzony prąd może być więc uważany za prąd bazy.

Na podstawie podanego fragmentu tabeli wyników pomiarowych należy wyznaczyć wartości parametrów h_e (tych, których wyznaczenie jest możliwe) dla punktu pracy P określonego przez prąd I_B = 150 pA i napięcie Uce = 8 V. Należy także zaproponować uzupełnienie układu pomiarowego pozwalające na wyznaczenie wszystkich 4-ch parametrów h_e.

Uce [V]	I_B=...liA \| I_B = 140 pA \| I_B = 150 pA \| /_B = 160 pA \|/g=...pA
Uce [V]	_Uje [mV]__
....
2		588	603	617
4		587	602	616
6		586		615
8		585	(P) 600	614
10		584	599	613
12	. . .	583	598	612

Rozwiązanie

Dysponujemy tylko danymi, przy wykorzystaniu których jesteśmy w stanie wykreślić charakterystyki tranzystora w III-ciej i IV-tej ćwiartce układu współrzędnych dla pełnych charakterystyk tranzystora pokazanych przykładowo we Wprowadzeniu na rysunku W3.6 (tzn. charakterystyki wejściowe i charakterystyki oddziaływania zwrotnego). Dla każdego z punktów pracy tranzystora brakuje danych na temat wartości prądu Ic. Nie jest więc możliwe wyznaczenie wartości parametrów h2u ani ^22e- Aby uzyskać pełne dane należałoby układ pomiarowy uzupełnić o miliamperomierz mierzący prąd Ic (włączonego jak na rysunku 3.1.1 w poprzednim zadaniu) i dla każdej pary nastaw wartości zmiennych niezależnych

(wymuszających), tzn. I_B i Uce odczytywać oprócz wartości napięcia U be także wartość prądu Ic.

Zgodnie z definicją W3.10 (patrz Wprowadzenie) wartość parametru hu_e w punkcie pracy P obliczamy jako iloraz odpowiadających sobie przyrostów napięcia U be i prądu bazy I_B przy zachowaniu niezmiennej wartości napięcia U_CE w punkcie pracy (czyli równego 8 V):

-33-