Загальна інформація
Застосування
Схематичне позначення pnp-транзистора
Транзистори є важливим елементом електротехніки для керування електричними струмами. Це керовані резистори, які застосовують у багатьох галузях і як перемикачі, і як підсилювачі. Часто використовують так звані «біполярні» транзистори. Вони складаються з трьох напівпровідникових шарів, причому залежно від послідовності легування розрізняють npn- і pnp-транзистори. Три виводи біполярного транзистора, приєднані до напівпровідникових шарів, називають колектором C, базою B та емітером E. Оскільки шари pnp-транзистора мають точно протилежне легування порівняно з npn-транзистором, струми мають текти в протилежному напрямі. На схематичному позначенні це показано тим, що стрілка спрямована не від бази, а до бази.
Інша інформація (1/2)
Попередні знання
На «сімействах вольт-амперних характеристик» подано колекторний струм як функцію колекторної напруги . Ця залежність залежить від сили струму через базу транзистора, тож у сімействі характеристик є не одна, а кілька характеристик.
Принцип
Через pnp-транзистор колекторний струм тече лише тоді, коли колектор і база приєднані до від'ємного полюса джерела струму. Сила колекторного струму зростає набагато сильніше, ніж сила струму бази.
Інша інформація (2/2)
Навчальна мета
Учні мають виробити розуміння залежності сили колекторного струму від сили струму бази.
Завдання
Учні досліджують, з якими напругами працює pnp-транзистор і яким чином сила колекторного струму залежить від сили струму бази та від колекторної напруги.
Правила безпеки
Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Теорія
У сучасній електротехніці транзистори застосовують для перемикання та підсилення струмів. Як і діоди, транзистори складаються з легованих напівпровідникових матеріалів. Від підсилення звукових сигналів у низьких частотних діапазонах через перемикання великих потужностей у системах керування двигунами до оброблення високочастотних потоків даних застосовують різні типи транзисторів. У саморобній електроніці часто використовують так звані «біполярні» транзистори. Вони складаються з трьох напівпровідникових шарів, причому залежно від послідовності легування розрізняють npn- і pnp-транзистори. Три виводи біполярного транзистора, приєднані до напівпровідникових шарів, називають колектором C, базою B та емітером E.
Якщо транзистор хочуть використати як підсилювач, то окремих значень для його характеристики не досить. Корисніші так звані «сімейства вольт-амперних характеристик», на яких колекторний струм подано як функцію колекторної напруги. Ця залежність залежить від сили струму через базу транзистора, тож у сімействі характеристик є не одна, а кілька характеристик.
Обладнання
Складання та виконання
Складання
- Збери дослід за рисунком ліворуч.
- Встанови на блоці живлення напругу .
- Приєднай спершу емітер транзистора до від'ємного полюса джерела струму.
Виконання (1/3)
- Кілька разів перемкни перемикач і спостерігай за лампою розжарювання.
- Запиши свої спостереження.
- Тепер поміняй місцями приєднання на блоці живлення так, щоб від'ємний полюс джерела струму був приєднаний через лампу розжарювання до колектора транзистора.
- Кілька разів перемкни перемикач і спостерігай за лампою розжарювання.
- Запиши свої спостереження.
Виконання (2/3)
- Перебудуй дослід відповідно до рисунка ліворуч.
- Встанови межу вимірювання для сили колекторного струму і для сили струму бази.
- Стеж за правильною полярністю вимірювальних приладів, батарейки і блока живлення.
- Встанови потенціометр так, щоб спершу струм бази не тік.
- Встанови на блоці живлення напругу і залишай її сталою протягом першої серії вимірювань.
Виконання (3/3)
- Тепер підвищуй силу струму бази кроками по до , вимірюй силу колекторного струму для кожного значення сили струму бази і записуй свої виміряні значення.
- Знизь силу струму бази знову до , встанови колекторну напругу і запиши значення сили колекторного струму. Контролюй при цьому силу струму бази і за потреби виправляй її.
- Тепер підвищуй силу струму бази кроками по до , досліди для кожного значення сили струму бази залежність сили колекторного струму від колекторної напруги і запиши виміряні значення.
Спостереження та опрацювання результатів
Спостереження
Через pnp-транзистор колекторний струм тече лише тоді, коли колектор і база приєднані до від'ємного полюса джерела струму.
Опрацювання результатів (1/3)
Сила колекторного струму зростає набагато сильніше, ніж сила струму бази. За колекторної напруги коефіцієнт підсилення струму pnp-транзистора становить .
Опрацювання результатів (2/3)
Із сімейства характеристик ліворуч видно, як сила колекторного струму за різних значень сили струму бази залежить від колекторної напруги. Ці графіки, які називають вихідними характеристиками, показують, що колекторний струм спочатку дуже круто зростає зі збільшенням колекторної напруги. Проте від напруги приблизно криві йдуть відносно полого. Сила колекторного струму тоді зростає лише трохи при підвищенні колекторної напруги. Відношення - це вихідний опір транзистора. Наприклад, за сили струму бази дістаємо .
Опрацювання результатів (3/3)
Доповни поданий текст: ____ круто зростає на всіх характеристиках уже за малих значень ____, проте при подальшому підвищенні ____ змінюється лише трохи. Отже, сила ____ залежить насамперед від ____, причому мала зміна ____ спричиняє великі зміни ____.