POLITECHNIKA BIAŁOSTOCKA

WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY

___________________________________________________________

Laboratorium Miernictwa Elektrycznego

Charakterystyki statyczne tranzystora

Instrukcja do ćwiczenia

Nr 2

___________________________________________________

Białystok 1998

1. Wprowadzenie

Ćwiczenie ma na celu nauczenie studentów techniki zdejmowania charakterystyk metodą „punkt po punkcie” oraz graficznego przedstawiania tych charakterystyk. Jest także dla nich okazją do poznania podstawowych właściwości tranzystora bipolarnego.

2. Przebieg ćwiczenia

2.1. Zdejmowanie charakterystyk I_C = f(U_CE) dla różnych prądów bazy

Na wstępie należy połączyć układ przedstawiony na rysunku 1.

Rys.1. Schemat układu pomiarowego

ZS₁ - zasilacz stabilizowany z wbudowanym woltomierzem

ZS₂ - zasilacz stabilizowany o prądzie maksymalnym 2,5 A

V₁, V₂ - woltomierze cyfrowe dowolnego typu

mA₁, mA₂ -miliamperomierze magnetoelektryczne typu LM-3

R_B,R_C - oporniki 6-cio dekadowe

T - badany tranzystor typu n-p-n

Kolejność czynności

Nastaw R_C = 5Ω (5x1Ω)

Nastaw R_B = 99 999 Ω

Nastaw zakresy pomiarowe woltomierzy: U_n1 = U_n2 = 1V (tryb DC)

Nastaw zakresy pomiarowe I_n1, I_n2 miliamperomierzy takie, jakie podano przy odpowiednich tablicach (Tablice 1 - 4)

Ustaw pokrętła regulatorów napięcia obu zasilaczy w pozycji zerowej

Włącz napięcia zasilające zasilaczy i woltomierzy cyfrowych

Nastaw napięcie wyjściowe zasilacza ZS₁ równe U_Z1 = 5V, kierując się wskazaniami wbudowanego doń woltomierza

Zmniejszaj stopniowo rezystancję R_B, aż do uzyskania prądu I_B podanego w stosownej Tablicy

Zwiększaj stopniowo napięcie U_Z2, obserwując wskazanie miliamperomierza mA₂ , dla prądów I_C wskazanych w Tablicy notuj wartości napięcia U_CE wskazywane przez woltomierz V₂. W dalszej części charakterystyki nastawiaj dla odmiany podane w Tablicy wartości napięcia U_CE i notuj wartości prądu I_C.

Uwaga: Przy każdym punkcie pomiaru należy sprawdzać nastawioną na początku wartość prądu bazy I_B i w razie konieczności regulować ją opornikiem R_B

Tablica 1

I_B =1 mA Zakresy pomiarowe: I_n1=1 mA I_n2=150 mA

IC	mA	20	40	60	80	100	120
UCE	V							0,4	0,6	0,8	1,0

Tablica 2

I_B =2 mA Zakresy pomiarowe: I_n1=3 mA I_n2=300 mA

IC	mA	50	100	150	200	250
UCE	V						0,4	0,6	0,8	0,9	1,0

Tablica 3

I_B =3 mA Zakresy pomiarowe: I_n1=3 mA I_n2=750 mA

IC	mA	100	150	200	250	300	350
UCE	V							0,3	0,4	0,8	1,0

Tablica 4

I_B =4 mA Zakresy pomiarowe: I_n1=7,5 mA I_n2=750 mA

IC	mA	100	200	300	400	500
UCE	V						0,4	0,6	0,8	0,9	1,0

W sprawozdaniu należy wykreślić na papierze milimetrowym
4 charakterystyki I_C = f(U_CE) we wspólnym układzie współrzędnych prostokątnych. Zaleca się zastosowanie następujących współczynników skal:
1 cm ∼ 100 mA oraz 1 cm ∼ 0,1 V.

2.2. Badanie tranzystora jako źródła prądowego

Pomiary należy przeprowadzić w tym samym co poprzednio układzie
z rysunku 1.

Kolejność czynności

Nastaw następujące zakresy pomiarowe: U_n1=1V, U_n2=10V, I_n1=3mA,
I_n2=150 mA

Nastaw rezystancje: R_B= 99 999 Ω, R_C= 0 Ω

Włącz napięcie sieciowe obydwu zasilaczy i nastaw: U_Z1= 5V, U_Z2= 1 V

Zmniejszając stopniowo rezystancję R_B, nastaw prąd bazy I_B=1 mA

Regulatorem zasilacza ZS₂ nastaw U_Z2=2 V

Sprawdź teraz, czy prąd bazy ma wartość 1 mA i ewentualnie skoryguj ten prąd

Zmieniając rezystancję R_C w przedziale od 0 Ω do 10 Ω, notuj w Tablicy 5 wartości I_C, U_CE

Tablica 5

I_B = 1 mA

RC	Ω	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
IC	mA
UCE	V

W sprawozdaniu należy:

Wykreślić we wspólnym układzie współrzędnych charakterystyki: I_C=f(R_C); U_CE=f(R_C). Zaleca się przyjęcie następujących współczynników skal: 1cm ∼ 0,1Ω; 1cm ∼ 0,2 V; 1cm ∼ 20 mA.

Objaśnij zmienność napięcia U_CE w powiązaniu z przebiegiem prądu I_C przy zmianach rezystancji R_C, pamiętając, że napięcie wyjściowe U_Z2 zasilacza zachowywało stałą wartość.

1. Wyjaśnij dlaczego i w jakim zakresie tranzystor może pracować jako źródło prądowe.

2.3. Zdejmowanie charakterystyk I_C = f(I_B) dla ustalonych

napięć U_CE

Pomiary należy wykonać w układzie z rysunku 1.

Kolejność czynności

Nastaw zakresy: U_n1= 1 V; U_n2= 10 V;

1. I_n1= 30 mA; I_n2= 3000 mA

-1. Nastaw: U_Z1= 5 V; U_CE= 1V;

1. R_B= 99 999 Ω; R_C= 1 Ω; (10 x 0,1 Ω !)

-1. Regulując rezystancję R_B, nastawiaj wartości prądu I_B podane w Tablicy 7, notuj wartości prądu I_C. Utrzymuj stałą wartość napięcia U_CE=1 V

Tablica 7

U_CE=1 V; R_C=1 Ω (10 x 0,1 Ω !)

IB	mA	0	2	4	6	8	10	12	14	16	18	20
IC	mA
h21E	-	-

Powtórz pomiary dla U_CE=5 V, notując wyniki w Tablicy 8

Tablica 8

U_CE=5 V; R_C=1 Ω (10 x 0,1 Ω !)

IB	mA	0	2	4	6	8	10	12	14
IC	mA
h21E	-

W sprawozdaniu należy:

Obliczyć współczynniki wzmocnienia prądowego h_21E według wzoru:

Wykreślić we wspólnym układzie współrzędnych prostokątnych charakterystyki I_C=f(I_B). Zaleca się przyjęcie następujących współczynników skal: 1cm ∼ 200 mA (oś Y) oraz 1cm ∼ 2 mA (oś X)

3. Pytania i zagadnienia teoretyczne

Narysuj i objaśnij symbole tranzystorów typu p-n-p oraz n-p-n

Narysuj układy tranzystorów: a) ze wspólna bazą, b) ze wspólnym emiterem, c) ze wspólnym kolektorem

Narysuj rodzinę charakterystyk I_C=f(U_CE) dla I_B= const.

Objaśnij na podstawie powyższych charakterystyk zakresy pracy tranzystora: a) zakres aktywny, b) zakres nasycenia, c) zakres zatkania

W jaki sposób można przeprowadzić tranzystor ze stanu zatkania w stan nasycenia?

W jakich warunkach tranzystor pełni rolę źródła prądowego?

Co należy zmienić w układzie z rysunku 1, aby można było badać w nim tranzystor typu p-n-p?

4. Literatura

Antoniewicz J. Elektronika, podstawy fizyczne, elementy, układy WNT, Warszawa, 1979

Gołębiowski K. Elektronika dla elektryków Skrypt Politechniki Białostockiej, Białystok 1993

Jaczewski J. i inni Podstawy elektroniki i energoelektroniki WNT, Warszawa 1981

Lipiński E. Podstawy elektroniki dla elektryków WNT, Warszawa 1975,

Rosiński W. Zasady działania tranzystorów WNT, Warszawa 1977

Rusek M. i inni Elementy i układy elektroniczne w pytaniach WNT, Warszawa, 1991

6

---