«Исследование биполярного и полевого транзисторов в виртуальной лаборатории»

Цель работы: изучение принципа действия, снятие и анализ ВАХ биполярного и полевого транзисторов, определение их основных параметров в пакете Multisim.

Содержание работы.

5. Создать модель виртуального биполярного транзистора, получить его ВАХ по схеме с ОЭ.

6. Создать модель виртуального полевого транзистора, получить его ВАХ по схеме с ОИ.

7. Рассчитать по характеристикам основные параметры БТ и ПТ.

Пояснения к работе.

См. методические указания №973, Лабораторная работа №3, 4.

Порядок выполнения работы.

10. Собрать схему рис. 3.1. В схеме используются:

V1, V2 – источники постоянного напряжения DC_POWER;

Q1 – виртуальный транзистор BJT N-P-N VIRTUAL;

Заземление – элемент (GROUND).

Рисунок 3.1

11. Ознакомиться с параметрами модели виртуального транзистора и задать требуемые значения. Для этого открыть окно свойств компонента (нажать правую кнопку мыши на изображении компонента, выбрать «Properties») и выбрать «Edit Model». Теперь можно изменять параметры модели транзистора двойным щелчком левой кнопки мыши на значении интересующего параметра, подтверждая новое значение нажатием «Enter». После редактирования параметров необходимо сохранить изменения модели выбором «Change Part Model», «OK» (см. рис. 3.2).

Рисунок 3.2

Задать параметры транзистора в соответствии с номером рабочего места Х:

IS = (0,0001*Х) (пА) – ток насыщения;

BF = (10*X+40) – коэффициент усиления и максимальный коэффициент передачи тока базы β.

Получить график прямой ветви ВАХ транзистора с помощью анализа «DC Sweep» – (см. рис. 3.3).

Рис.3.3

На закладке «Output» с помощью команд «Remove», «More>>», «Add device/model parameter» выбрать в качестве I_Б транзистора параметр ib и добавить в список переменных данных для анализа (рис. 3.4 б).

а)

б)

Рис. 3.4а, б

Запустить анализ, нажав «Simulate» (см. рис. 3.5)

Рис. 3.5

Произвести корректировку левой оси с помощью иконки «Graph Properties» (см. рис. 3.6).

Рис. 3.6

После корректировки – «Применить» и «ОК». Далее установить маркеры на графике для определения приращений токов и напряжений и вычислить h_11Э

(см. Рис.3.7а) и h_12Э (см. Рис.3.7б).

Рис. 3.7а – (определение h_11Э)

Рис. 3.7б – (определение h_12Э)

Вычислять по соответствующим приращениям токов и напряжений по формулам: при U_КЭ = const = 5 V

при I_Б = const = 100 ∙ 10^-6 A.

Для построения выходных характеристик собрать схему рис. 3.8. В схеме используются:

I1 – источник постоянного тока DC _CURRENT;

V2 – источник постоянного напряжения DC _POWER;

Q1 – виртуальный транзистор BJT N-P-N VIRTUAL.

Рис. 3.8

Параметры виртуального транзистора те же, что и в предыдущем задании.

Получить график выходной ветви ВАХ транзистора с помощью анализа «DC Sweep». Для этого открыть окно настройки анализа (Текстовое меню «Simulate/Analysis/DC Sweep…» или иконка), на закладке «Analysis Parameters» выбрать источник «Source 1» – VV2, а «Source 2» – i:xi1 с изменением параметров напряжения и тока в соответствии с рис. 3.9. Для выбора источника тока i:xi1кнопкой Change Filter активировать все пункты настройки фильтра.

Рис. 3.9

Далее на вкладке “Output” командой “Add device/ model parameter” установить в качестве выходного параметра I_K (ic) в соответствии с рис. 3.10.

Рис. 3.10

Затем запустить анализ, нажав «Simulate» (см. рис. 3.11). Произвести корректировку осей (ток от 0).

Рис. 3.11а

Рис. 3.11б

Устанавливая маркеры на участке насыщения (рис. 3.11а), а затем в области активного режима (рис. 3.11б), вычислить параметры R_{КЭ нас.}, h_21Э, h_22Э.

при U_КЭ = const = 5 V

при I_Б = const = 100 ∙ 10^-6 A.

Для построения ВАХ полевого транзистора собираем схему рис.3.12

Рис. 3.12

В редакторе модели транзистора «EDIT MODEL» указываем параметр

VTO = –2 – X (напряжение отсечки).

Получить график стокозатворной характеристики (I_C = f(U_ЗИ) при

U_СИ = const) c помощью анализа «DC Sweep». Для этого открыть окно настройки анализа (Текстовое меню «Simulate/Analysis/DC Sweep…» или иконка), на закладке «Analysis Parameters» выбрать источник “Source 1” – VV1, а “Source 2” – VV2 с изменением параметров напряжения и тока в соответствии с рис. 3.13 и 3.14.

Рис. 3.13

Рис. 3.14

Далее SIMULATE см. рис. 3.15.

Рис. 3.15

С помощью маркеров определить крутизну стоко-затворной характеристики – при U_СИ = const. (см. рис.3.15).

Далее получаем выходную характеристику полевого транзистора:

I_C= f (U_СИ), при U_ЗИ = const.

Выбор источников, изменение напряжений см. рис. 3.16 и 3.17.

Рис. 3.16

Рис. 3.17

Далее SIMULATE см. рис. 3.18.

Рис. 3.18а

Рис. 3.18б

Устанавливая маркеры в активном режиме рис. 3.18а и на участке омического сопротивления 3.18б определяем выходное сопротивление полевого транзистора

при U_ЗИ = const

Рассчитываем коэффициент усиления полевого транзистора по напряжению

 = S R_{c .}

Лабораторная работа №3б