Измерение статических параметров транзисторов

Рассмотрим метод измерения статического коэффициента передачи тока базытранзистора β_ст. Для этого транзистор включают по схеме с общим эмиттером и задают требуемое напряжение на коллектор. Далее увеличивают ток базы до тех пор, пока ток коллектора не достигнет заданного значения. Затем измеряют ток базы и вычисляют статический коэффициент по формуле

β_ст = ,

где I_к — ток коллектора; I_к0 — начальное значение тока коллектора; I_б — ток базы.

Использование постоянного тока при таких измерениях, связанных с выделением значительной мощности, приводит к определенным трудностям. Их можно предотвратить, если измерить статические параметры транзистора при работе его в импульсном режиме.

Схема для измерения статического коэффициента β_ст мощных транзисторов в импульсном режиме показана на (рис. 11.3). Напряжение на коллекторе U₁ задается от источника постоянного напряжения. На (рис. 11.3 а) генератор коротких импульсов ГИ имеет регулируемую амплитуду. В паузе между импульсами транзистор заперт, измерение производится за время длительности импульса. Амплитуда импульсов базового тока I_б увеличивается до тех пор, пока импульсный ток коллектора I_к не достигнет заданного значения. Ток коллектора контролируется импульсным вольтметром ИВ, измеряющим напряжение на токосъемном резисторе R_к. Отсчетный прибор непосредственно проградуирован в значениях тока. На (рис. 11.3 а) параметр U₂ показывает напряжение базы в импульсе.

Для определения β_ст используется второй импульсный вольтметр, который с помощью переключателя П в положении 1 вначале подключается к токосъемному резистору для проведения калибровки. Затем переключатель П ставится в положение 2 (измерение). При этом отсчетный прибор измеряет напряжение, которое будет пропорционально току базы:

= = = kU₂,

где k — постоянный коэффициент. Это выражение показывает, что выходной прибор может быть проградуирован непосредственно в значениях β_ст.

Длительность импульса t_и должна в несколько раз превышать длительность переходного процесса включения транзистора. Это условие можно записать в виде следующего неравенства:

t_и ≥ (3,5...5,0) .

Однако длительность импульса генератора коротких импульсов должна быть много меньше тепловой постоянной времени транзистора, чтобы разогрев транзистора выделяющейся мощностью не искажал результатов измерений. Обычно длительность импульса при измерениях мощных транзисторов должна удовлетворять условию

1мс < t_и < 15c.

Схема для измерения статического коэффициента маломощных транзисторов показана на (рис. 11.3 б). На схеме ток эмиттера задается от генератора тока.

Преимуществом схемы (рис. 11.3 б) является постоянство режима при смене транзистора. Кроме того, в коллекторной цепи отсутствует токосъемный резистор, что облегчает поддержание постоянного напряжения на коллекторе. Импульсный вольтметр при перемещении переключателя П в положение 2 (измерение) измеряет напряжение на токосъемном резисторе в базовой цепи R_б. Таким образом, отклонение стрелки вольтметра будет пропорционально току базы в импульсе.

Для непосредственного измерения коэффициента передачи тока транзистора переключатель П перед измерением ставят в положение 1 (калибровка) и регулировкой коэффициента усиления импульсного вольтметра стрелку отсчетного прибора устанавливают на полное отклонение. В результате реализуется зависимость

= = = kU_б, (11.1)

где k — постоянный коэффициент; R₂ — сопротивление. На (рис. 11.3 б) E_к показывает напряжение на коллекторе; C — конденсатор. Из выражения (11.1) следует, что измерительный прибор можно градуировать в значениях (β_ст + 1).

С помощью такой схемы достигается высокая точность измерения параметров транзистора (суммарная погрешность не превышает 5%). Измерение параметров транзисторов в режиме насыщения (напряжение коллектор—эмиттер U_{к нас} и напряжение база—эмиттер U_{б нас}) можно провести с помощью схемы, показанной на (рис. 11.4). Здесь сопротивления R₁ и R₂ выбирают достаточно большими, чтобы при смене транзисторов режим измерения токов I_б и I_к оставался неизменным.

Величины указанных сопротивлений выбираются из следующих условий:

R₁ ≥ 100 ; R₂ ≥ 100 ,

где U_{б.нас max} — максимальное напряжение база—эмиттер; I_{б min} — минимальное значение тока базы; U_{к.нас max} — максимальное напряжение коллектор—эмиттер; I_{б min} — минимальное значение тока коллектора.