Pracownia Elektryczna i Elektroniczna I

Ćw. 22 Badanie tranzystora unipolarnego

1

ĆWICZENIE 22

Badanie tranzystora unipolarnego

1. Trochę teorii

Tranzystory unipolarne, zwane czasami polowymi maja kanał typu n lub p, który może być

wzbogacony lub zubożony. W tranzystorach tych w przepływie prądu biorą udział tylko
nośniki większościowe, jednego rodzaju: elektrony przy kanale n i dziury przy kanale p.

Tranzystory unipolarne dzielimy na:

 złączowe (ze złączem p-n) – JFET
 z izolowaną bramka MOSFET.

1.1. Układ pomiarowy

Charakterystyki statyczne tranzystora unipolarnego JFET w układzie WS wyznaczamy

metodą „punkt po punkcie” w układzie pomiarowym pokazanym na rys.1, podobnym jak dla
tranzystora bipolarnego.

Rys.1 Schemat ideowy układu pomiarowego.

Rezystory R

G

i R

D

służą do ograniczenia odpowiednio prądu bramki i drenu. Do pomiaru

prądu drenu stosujemy miernik magnetoelektryczny – miliamperomierz mA. Napięcia
mierzymy woltomierzami elektronicznymi V1 i V2, o dużej rezystancji wewnętrznej
R

V

>> 10M

. Prąd bramki nie jest mierzony, ponieważ dla tranzystorów unipolarnych jego

wartości są niezwykle małe (podobnie jak prądy wsteczne w diodach krzemowych).

Tranzystor MOSFET mierzymy w identycznym układzie zmieniając jedynie polaryzację

napięcia U

GS

na dodatnią.

Pracownia Elektryczna i Elektroniczna I

Ćw. 22 Badanie tranzystora unipolarnego

2

2. Wykonanie ćwiczenia

WYKAZ PRZYRZĄDÓW:

1. Zasilacz laboratoryjny DF1731SB3A

nr. …………………….

2. płytka potencjometru Rs,
3. układ pomiarowy S4 z tranzystorami T2 - BF245C i T3 - BS107,
4. woltomierz cyfrowy V543

nr. …………………….

5. miernik uniwersalny UM112B

nr. …………………….

6. multimetr cyfrowy Sanwa PC510

nr. …………………….

2.1. Dane katalogowe

 Na stronie np.

www.elenota.pl

znajdź dane katalogowe tranzystorów BF245C oraz

BS107 i przepisz najważniejsze z nich do tabel 1 i 2.

2.2. Wyznaczanie charakterystyk statycznych tranzystora JFET

 Zestaw układ pomiarowy wg rys.2 i wskazówek prowadzącego,
 zwróć uwagę na właściwe podłączenie biegunowości napięć zasilających.

Rys.2. Schemat montażowy układu pomiarowego.

 gniazda 5 i 6 zewrzyj zworą,
 dołącz rezystor R

8

- zewrzyj punkty 14 – 18,

 tranzystor BF245C (T2) podłącz w następujący sposób:



źródło S

- zewrzyj punkty 28 – 37,



bramka G

- zewrzyj punkty 27 -15,



dren D

- zewrzyj punkty 20 – 16,

 do pomiaru prądu drenu użyj miernika uniwersalnego UM112B - 5,
 jako woltomierze zastosuj mierniki elektroniczne PC510 - 4 i V543 - 6,
 wyznacz następujące charakterystyki statyczne badanego tranzystora metodą „punkt

po punkcie”:



przejściowe I

D

= f(U

GS

) przy U

DS

= const.,



wyjściowe I

D

= f(U

DS

) przy U

GS

= const.

 wyniki zapisz w tabelach 3 i 4,
 na podstawie wyników z tabel 3 i 4 wykreśl charakterystyki statyczne badanego

tranzystora JFET,

 na wykreślonej charakterystyce przejściowej I

D

= f(U

GS

) Zaznacz parametry U

GSoff

,

oraz I

DSS

,

Pracownia Elektryczna i Elektroniczna I

Ćw. 22 Badanie tranzystora unipolarnego

3

 wyznacz transkonduktancję g

m

jako iloraz niewielkiego przyrostu prądu drenu do

wywołującego tę zmianę przyrostu napięcia bramki

GS

D

m

U

I

g







constans

U

DS



 na wykreślonej charakterystyce I

D

= f(U

DS

) zaznacz zakres liniowy i zakres nasycenia,

 wyznacz rezystancję drenu r

ds

jako iloraz przyrostu napięcia drenu do prądu drenu

DS

DS

ds

I

U

r







constans

U

GS



2.3. Wyznaczanie charakterystyk statycznych tranzystora MOSFET

 Zestaw układ pomiarowy wg rys.3 i wskazówek prowadzącego,
 zwróć uwagę na właściwe podłączenie biegunowości napięć zasilających,

Rys.3. Schemat montażowy układu pomiarowego.

 gniazda 5 i 6 zewrzyj zworą,
 dołącz rezystor R

8

- zewrzyj punkty 14 – 18,

 tranzystor BS107 (T3) podłącz w następujący sposób:



źródło S

- zewrzyj punkty 30 – 37,



bramka G

- zewrzyj punkty 29 -15,



dren D

- zewrzyj punkty 21 – 16,

 do pomiaru prądu drenu użyj miernika uniwersalnego UM112B - 5,
 jako woltomierze zastosuj mierniki elektroniczne PC510 - 4 i V543 - 6,
 wyznacz następujące charakterystyki statyczne badanego tranzystora metodą „punkt

po punkcie”:



przejściowe I

D

= f(U

GS

) przy U

DS

= const.,



wyjściowe I

D

= f(U

DS

) przy U

GS

= const.,

 wyniki zapisz w tabelach 5 i 6,
 na podstawie wyników z tabel 5 i 6 wykreśl charakterystyki statyczne,
 na wykreślonej charakterystyce przejściowej I

D

= f(U

GS

) Zaznacz parametry U

T

,

Pracownia Elektryczna i Elektroniczna I

Ćw. 22 Badanie tranzystora unipolarnego

4

 wyznacz transkonduktancję g

m

jako iloraz niewielkiego przyrostu prądu drenu do

wywołującego tę zmianę przyrostu napięcia bramki

GS

D

m

U

I

g







constans

U

DS



 na wykreślonej charakterystyce I

D

= f(U

DS

) zaznacz zakres liniowy i zakres nasycenia,

 wyznacz rezystancję drenu r

ds

jako iloraz przyrostu napięcia drenu do prądu drenu

DS

DS

ds

I

U

r







constans

U

GS



PYTANIA KONTROLNE I ZAGADNIENIA DO OPRACOWANIA

1. Omów cechy charakterystyczne tranzystorów unipolarnych i podaj ich podział.
2. Omów właściwości tranzystora unipolarnego FET, a więc jego charakterystyki

i parametry.

3. Wyjaśnij przebieg charakterystyk tranzystora unipolarnego FET na podstawie zasady

jego działania.

4. Porównaj właściwości tranzystorów FET z właściwościami tranzystorów bipolarnych.
5. Podaj przykłady budowy tranzystorów MOSFET i wyjaśnij zasady ich działania.
6. Omów właściwości tranzystorów unipolarnych MOSFET, a więc jego charakterystyki

i parametry.

7. Wyjaśnij przebieg charakterystyk tranzystorów unipolarnych MOSFET, opierając się

na zasadzie ich działania.

8. Porównaj właściwości tranzystorów unipolarnych FET z właściwościami tranzystorów

MOSFET.

9. Podaj przykłady zastosowania tranzystorów unipolarnych w układach analogowych

oraz cyfrowych.

Pracownia Elektryczna i Elektroniczna I

Ćw. 22 Badanie tranzystora unipolarnego

5

Protokół pomiarowy

Ocena

Nazwisko Imię.............................................................................

Klasa……………Data wykonania …………………………….

Wyk.

Kl.

Spr.

.....................................................................................

.....................................................................................

Nr i temat ćwiczenia

OK

Tabela 1

Dane katalogowe tranzystora BF245C

Typ

Firma

U

DSmax

U

GSoff

U

GSO

I

DSS

P

tot max

g

m

(y

fs

)

C

rs

f

T

(f

gts

)

V

V

V

mA

mW

mS

pF

kHz

Tabela 2

Dane katalogowe tranzystora BS107

Typ

Firma

U

DSmax

U

GSmax

I

DSS

P

D

g

m

(g

fs

)

C

rs

V

V

mA

mW

S

pF

Tranzystora BF245C

Tabela 3

Charakterystyki przejściowe

I

D

= f(U

GS

) przy U

DS

= const.

-U

GS

V

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

U

DS

[V]

I

D

mA

5

I

D

mA

10

Pracownia Elektryczna i Elektroniczna I

Ćw. 22 Badanie tranzystora unipolarnego

6

Tabela 4

Charakterystyki wyjściowe

I

D

= f(U

DS

) przy U

GS

= const.

U

DS

V

0

1

2

4

6

8

10

-U

GS

[V]

I

D

mA

0

I

D

mA

0,5

I

D

mA

1

I

D

mA

1,5

I

D

mA

2

I

D

mA

2,5

I

D

mA

3

Tranzystora BS107

Tabela 5

Charakterystyki przejściowe

I

D

= f(U

GS

) przy U

DS

= const.

U

GS

V

0

1,5 1,6 1,7 1,8

2

2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 U

DS

[V]

I

D

mA

5

I

D

mA

10

Tabela 6

Charakterystyki wyjściowe

I

D

= f(U

DS

) przy U

GS

= const.

U

DS

V

0

1

2

4

6

8

10

U

GS

[V]

I

D

mA

1,8

I

D

mA

2

I

D

mA

2,2

I

D

mA

2,3

I

D

mA

2,4

I

D

mA

2,5