Моделювання станів транзистора 2Т909Б
Контрольная работа - Компьютеры, программирование
Другие контрольные работы по предмету Компьютеры, программирование
Міністерство освіти і науки України
Національний технічний університет України
Київський політехнічний інститут
Кафедра КЕОА
Розрахунково-графічна контрольна робота
з курсу:
Моделювання станів транзистора 2Т909Б
Обєкт дослідження
Кремнієвий епітаксіально-планарний транзистор n-p-n типу 2Т909Б. Залежність струму колектора (Iк, А) від напруги колектор-емітер (Uке, В) і струму бази (Iб, А).
Структураn-p-nМакс. напр. к-е при заданному тоці и заданному сопр. в цепи б-э.(Uкэr макс),В60Максимально допустимий ток к (Iк макс,А)4Гранична частота коефіціента передачі тока fгр,МГц500.00Максимальна розсіювальна потужність (Рк,Вт)54КорпусKT-15
Мета дослідження
Дослідити характер залежності струму колектора Iк від напруги на колекторно-емітерному переході Uке і струму бази Іб для вихідних ВАХ транзистора.
Актуальність дослідження
Транзистори широко використовуються в електронних приладах в якості підсилювачів. Вони виготовляються з метою застосування в якійсь конкретній області. Досліджуваний транзистор 2Т909Б (потужний, високочастотний, кремніевий, епитаксиально-планарний, структура n-p-n, використовуеться у широкополосних підсилювачів потужності)
Метод дослідження
Дослідження двофакторного виробничого процесу проводиться за допомогою метода регресійного аналізу. Його особливістю є те, що стан технічної системи описують функцією багатьох аргументів. Числове значення функції параметр оптимізації Y, що залежить від факторів xi, i = 1, 2 …. m, де m номер фактора. Множина можливих сполучень факторів і їхніх значень визначає множину станів технічної системи.
Факторами можуть бути як незалежні змінні так і функції одного або декількох факторів (повнофакторний регресійний аналіз).
Функціональний звязок параметру Y з факторами xi моделюють поліномом (рівнянням регресії):
Y = b0 + b1x1 + b2x2 +...+ bnxn + b12x1x2 + b13 x1x3 +…bn-1,n xn-1xn+ …+ bn+kx12 + bn+k+1x22 + … + bmxn2 + … = b0 + b1x1 + b2x2 +... + bnxn +... + bmxm +… (1),
де x1, x2, x3,..., xn фактори,
b0, b1, b2,…, bn коефіцієнти.
Коефіцієнти регресії bi визначають, виходячи з критерію мінімізації суми квадратів різниці між експериментально встановленими значеннями параметра yj і модельним значенням параметра yjmod у всіх експериментальних точках j = 1, 2, 3... N, де N кількість дослідів. Необхідною умовою існування мінімуму є рівність . Вона визначає наявність екстремуму функції похибки апроксимації . Оскільки верхньої межі функція не має (похибка може бути як завгодно великою), умова є достатньою умовою існування мінімуму. Рівність нулю частинних похідних визначає систему n рівнянь з n невідомими, якими є коефіцієнти bi рівняння регресії. Після розкриття дужок, зведення подібних членів і перегрупування одночленів система рівнянь набуває вигляду:
Ліву частину системи рівнянь можна представити добутком трьох матриць (XTX)B, а праву добутком двох матриць XTY,
де Х матриця умов,
XT транспонована матриця Х,
В матриця коефіцієнтів,
Y матриця результатів (матриця станів),
xkl значення k-го фактора в l-му досліді.
X = , B = , Y = .
У матричному вигляді систему записують рівнянням (XTX)B = XTY. З останнього рівняння очевидно, що коефіцієнти bi визначаються як , де (XTX)-1 обернена матриця (XTX). Дисперсію моделювання оцінюють за формулою:
?мод2 = ,
де N - кількість дослідів,
d кількість значущих коефіцієнтів моделі
k кратність дублювання дослідів
Експериментальні дані та їх обробка
Математичну модель процесу представимо у вигляді полінома, а саме:
Y = b0 + b1 Uке + b2 Iб + b3 Uке Iб + b4 Uке2 + b5 Iб2+ b6 Uке2 Iб + b7 Iб2 Uке +
+ b8 Uке2 Iб2,
деY розрахункове значення струму колектора Ік (мА),
b0, b1 … коефіцієнти поліному,
Uке напруга на колекторно-емітерному переході (В),
Iб струм бази Іб (мА).
Сімейство ВАХ транзистора 2Т909Б має наступний вигляд (рис.1)
Рис. 1. Вольт-амперні характеристики транзистора 2Т909Б.
Отримані експериментальні данні наведено в табл. 1.
Таблиця 1. Експериментальна залежність ІК (мА) від ІБ та UКЕ для транзистора 2Т909Б
x0x1(Iб)x2(Uк-э)x1*x2X1^2x2^2x1*x2^2x1^2*x2(x1*x2)^2Y10,050,20,010,00250,040,0020,00050,00010,510,050,40,020,00250,160,0080,0010,00040,710,050,60,030,00250,360,0180,00150,00090,810,050,80,040,00250,640,0320,0020,00160,810,0510,050,002510,050,00250,00250,810,051,20,060,00251,440,0720,0030,00360,810,051,40,070,00251,960,0980,00350,00490,810,051,60,080,00252,560,1280,0040,00640,810,051,80,090,00253,240,1620,00450,00810,810,0520,10,002540,20,0050,010,810,10,20,020,010,040,0040,0020,0004110,10,40,040,010,160,0160,0040,00161,510,10,60,060,010,360,0360,0060,00361,810,10,80,080,010,640,0640,0080,00642,110,110,10,0110,10,010,012,310,11,20,120,011,440,1440,0120,01442,510,11,40,140,011,960,1960,0140,01962,610,11,60,160,012,560,2560,0160,02562,710,11,80,180,013,240,3240,0180,03242,710,120,20,0140,40,020,042,710,150,20,030,02250,040,0060,00450,00091,210,150,40,060,02250,160,0240,0090,0036210,150,60,090,02250,360,0540,01350,00812,510,150,80,120,02250,640,0960,0180,01442,910,1510,150,022510,150,02250,02253,110,151,20,180,02251,440,2160,0270,03243,310,151,40,210,02251,960,2940,03150,04413,510,151,60,240,02252,560,3840,0360,05763,710,151,80,270,02253,240,4860,04050,07293,910,1520,30,022540,60,0450,09410,20,20,040,040,040,0080,0080,00161,210,20,40,080,040,160,0320,0160,00642,610,20,60,120,040,360,0720,0240,0144310,20,80,160,040,640,1280,0320,02563,410,210,20,0410,20,040,043,810,21,20,240,041,440,2880,0480,0576410,21,40,280,041,960,3920,0560,07844,310,21,60,320,042,560,5120,0640,10244,510,21,80,360,043,240,6480,0720,12964,710,220,40,0440,80,080,164,910,250,20,050,06250,040,010,01250,00251,210,250,40,10,06250,160,040,0250,012,610,250,60,150,06250,360,090,03750,02253,510,250,80,20,06250,640,160,050,04410,2510,250,062510,250,06250,06254,410,251,20,30,06251,440,360,0750,094,710,251,40,350,06251,960,490,08750,12254,910,251,60,40,06252,560,640,10,165,210,251,80,450,06253,240,810,11250,20255,410,2520,50,0625410,1250,255,510,30,20,060,090,040,0120,0180,00361,210,30,40,120,090,160,0480,0360,01442,610,30,60,180,090,360,1080,0540,03243,810,30,80,240,090,640,1920,0720,05764,410,310,30,0910,30,090,094,810,31,20,360,091,440,4320,1080,12965,210,31,40,420,091,960,5880,1260,17645,410,31,60,480,092,560,7680,1440,23045,710,31,80,540,093,24