Название: Измерение параметров сигналов, компонентов цепей и полупроводниковых приборов Часть 2 - Методические указания к лабораторным работам (В. А. Сергеев)

Жанр: Радиотехнический

Просмотров: 1135


5.2.   описание лабораторного макета и методов измерения параметров транзисторов

 

5.2.1. Основные параметры транзисторов.

В зависимости от области использования, условий эксплуатации, схемы включения и т. д. транзисторы характеризуются большим числом параметров. Эти параметры делят на следующие группы.

Классификационные параметры транзисторов. Эти параметры выделяют в технических условиях или справочных листах на транзисторы. Так, например, маломощные низко- и среднечастотные транзисторы классифицируют по коэффициенту усиления по току и предельной частоте усиления или генерации.

Параметры постоянного тока. Они определяют значения неуправляемых токов транзисторов и зависят от температуры и преложенных напряжений. К этим параметрам относятся: а) обратный ток коллектора їкбо - ток через переход коллектор - база при отключенном эмиттере и заданном напряжении на коллекторе. Метод измерения этого тока поясняется схемой на рис.5.1. (в описаниях приборов применяют также старое обозначение 1к0); б) обратный ток эмиттера 1Эбо (или 1эо) - ток через переход эмиттер - база при отключенном коллекторе и заданном напряжении на эмиттере (метод измерения этого тока поясняется схемой

рис.5.2 ,в); обратный ток коллектор - эмиттер 1кэк - ток в цепи коллектора при короткозамкнутых выводах эмиттера и базы, т. е. при нулевом напряжении между базой и эмиттером, и заданном обратном напряжении коллектор - эмиттер. В некоторых случаях указывается обратный ток коллектор - эмиттер при включении между базой и эмиттером активного сопротивления заданного значения 1ко к. По значению этого тока можно судить об отсутствии пробоя между эмиттером и коллектором, базой и коллектором. Метод измерения этого тока поясняется схемами рис. 5.3,а,б.

 

Сигнал принято считать малым, если при увеличении переменного тока или напряжения в два раза значение измеряемого параметра остается постоянным в пределах основной погрешности измерения. Параметры малого сигнала сильно зависят от режима измерений, т. е. от выбора начального смещения, что объясняется нелинейностью характеристик транзисторов.

Параметры малого сигнала обычно измеряют в линейных режимах, что соответствует схеме замещения транзистора в виде линейного четырехполюсника.

Для такого четырехполюсника можно составить три системы уравнений параметров, из которых наиболее широко используемой является система h-параметров. Параметры этой системы выражаются для схемы ОЭ следующим образом: Ъц3 - входное сопротивление; Ъцэ -коэффициент обратной связи по напряжению; гшэ - выходная проводимость; Ъгь - коэффициент усиления тока.

Параметры большого сигнала. Эти параметры характеризуют работу транзистора в нелинейных режимах, при которых токи и напряжения между его выводами меняются в широких пределах.

Основные параметры предельных режимов работы транзисторов. К этим параметрам относятся: а) максимальная мощность, рассеиваемая

ТраНЗИСТОрОМ, Pkmax; б) МакСИМаЛЬНЫЙ ТОК КОЛЛеКТОра Pkmax и др.

5.2.2. Методы измерения основных параметров транзисторов.

Существуют два метода измерения параметров: метод волтметра-амперметра и мостовой. Погрешность измерения методом вольтметра-амперметра довольно велика и зависит от класса точности применяемых приборов, от выбора предела измерения шкалы и других факторов. Однако благодаря удобству и простоте измерений этот метод широко распространен и стандартизирован.

Методика измерения малосигнальных параметров заключается в том, что на испытуемый транзистор в соответствии с техническими условиями устанавливают режим по постоянному току (напряжение на коллекторе и ток коллектора), затем на постоянное смещение накладывают малый переменный сигнал во входной цепи и измеряют переменный сигнал во входной цепи и измеряют переменный сигнал во входной цепи. При этом выполняют два условия по переменному току: а) короткое замыкание на выходе; б) холостой ход на входе. Переменные составляющие токов во входных и выходных цепях определяют косвенным путем: измерением высокоомными электронными милливольтметрами напряжения на эталонных сопротивлениях малого значения, включенных в исследуемые цепи. Эта стандартизированная методика и соответствующие ей схемы применяются в большинстве разнообразных типов приборов, выпускаемых промышленностью для измерения h-параметров транзисторов.

Состав лабораторного оборудования.

В состав лабораторного оборудования входят:

комбинированный прибор (ампервольтомметр) Ц4341;

измеритель параметров маломощных транзисторов Л2-1;

измеритель параметров транзисторов Л2-22;

набор пронумерованных транзисторов различных типов (МП39, МП41, КТ608, КТ315 и др.)

Приборы для измерения параметров транзисторов. Комбинированный прибор Ф434 и заменивший его новый прибор

Ц4341 позволяют измерять: а) обратный ток коллекторного 1Кбо и эмиттерного 1Эбо переходов в пределах 0-60 мкА (в описании этого прибора эти токи обозначаются 1ко и 1Э0); б) начальный ток коллектора 1КЭк в пределах 0 -т- 60 мкА (в описании прибора ток обозначается 1кн); в) статический коэффициент усиления тока в схеме с общим эмиттером р (пгь) в пределах 10-350 (Ф434) и 70-350 (Ц4341).

Основная погрешность измерений не превышает: а) ±2,5\% от конечного значения шкалы при измерении начального, а также обратных токов транзистора; б) ±10\% от конечного значения шкалы при измерении коэффициента усиления тока в схеме с общим эмиттером.

Отечественная промышленность выпускает ряд приборов для измерения малосигнальных параметров и характеристик транзисторов; среди них измерители параметров маломощных транзисторов (например, приборы Л2-22, Л2-23, Л2-28 и т. д.), мощных транзисторов (Л2-42), полевых транзисторов (Л2-31, Л2-32, Л2-34, Л2-38 и др.). К разработанным в последнее время относятся приборы Л2-54 - для измерения основных параметров маломощных транзисторов и диодов и Л2-48 - испытатель полевых транзисторов (универсальный малогабаритный прибор).

Измеритель h-параметров маломощных транзисторов Л2-22. Прибор предназначен для измерения параметров в схеме с общим эмиттером и общей базой и допускает измерение параметров транзисторов при токе эмиттера 1э > 0,1 мА и 1э < 0,1 мА. Возможность установки микрорежима (1Э < 100 мкА) значительно расширяет область применения прибора. Для удобства   оператора   и   исключения   ошибки   отсчета   в приборе предусмотрена дискретная установка напряжений и токов переключателями (без измерительных приборов). Источник коллекторного напряжения имеет защиту от перегрузки, которая одновременно является защитой испытуемого транзистора или неправильном выборе полярности. Наличие перегрузки индуцируется лампочкой. В приборе предусмотрена блокировка, отключающая источники питания в момент включения транзистора в схему. Приняты меры, исключающие появление выбросов напряжения обратной связи на транзисторе в момент измерения и при манипуляциями органами управления.

Иногда при измерении h-параметров ВЧ- и СВЧ-транзисторов возникает паразитная генерация, которая может привести к неправильным показаниям. Поэтому в приборе предусмотрена индикация наличия паразитной генерации. Прибор Л2-22 характеризуется следующими параметрами: 1) пределы измерения при токе эмиттера 1Э > 0,1 мА; в схеме с общим эмиттером hib = (0,1-10) кОм, Ыь +1 = (10-1000), в схеме с общей базой hi іб = (3-300) Ом, 1 - hm =(0,003-0,3); 2) диапазон измерения обратных токов (0,03-100) мкА; 3) погрешность измерения 5\% от конечного значения шкалы; 4) диапазон установки режимов: 0,03-29,9 мА - по току эмиттера; 2-99 В - по напряжению на коллекторе. Прибор оснащен четырехвыводным адаптером, позволяющим подключать любые маломощные транзисторы с гибкими выводами.

5.2.5.   Некоторые   правила   измерения   основных параметров транзисторов.

При измерении параметров транзисторов нельзя припаивать, обрезать или изгибать выводы транзисторов.

Температура окружающей среды при измерениях должна соответствовать значению, указанному в технических условиях или справочных данных на испытуемый транзистор.

Следует учитывать, что маломощные транзисторы успевают заметно нагреться от пальцев рук оператора за время извлечения их из упаковки и установки в измерительный прибор. В результате такого нагрева может появиться нестабильность параметров, наблюдаемая в течение 10-20 с после включения измерительного прибора.

При измерении обратных токов переходов необходимо подключать к схеме базовый вывод транзистора первым, а отключать его последним.

При измерении параметров транзисторов средней и большой мощности их выводы должны присоединятся к измерительной схеме при выключенном источнике питания коллекторной цепи. При отключении транзисторов от схемы сначала отключается коллекторная цепь.

При измерении параметров транзисторов необходимо применять источники постоянных напряжений и токов (для задания начального смещения) с коэффициентами пульсаций не более 1\%, если в технических условиях не указано другое значение. Коэффициент пульсации источников в цепях базы или эмиттера не должны превышать 0,1\%.

Для контроля режима работы транзисторов по постоянному току и измерения постоянных токов и напряжений необходимо применять приборы с погрешностью не более +2\% конечного значения рабочей части шкалы. Если при измерениях используются импульсные вольтметры, то их погрешность не должна превышать ±4\%.

Диапазон измерения прибора надо выбирать так, чтобы отсчет измеряемого значения находился в пределах 30-100\% шкалы.

Рекомендуется вначале измерять обратные токи переходов, а затем уже остальные параметры.