1. Narysować i zestawić układ do zdejmowania charakterystyk statycznych tranzystora w układzie OE.

2. Zdjąć następujące rodziny charakterystyk :

a) I_C = f (U_CE) I_B = const

b) I_B = f (U_BE) U_CE = const

c) I_C = f (I_B) U_CE = const

3. Wyniki pomiarów zestawić w tabelach.

4. Na podstawie uzyskanych wyników wykreślić charakterystyki.

5. Wyznaczyć współczynnik wzmocnienia prądowego

6. Wyznaczyć na podstawie narysowanych charakterystyk współczynniki h_22E, h_21E, h_11E, h_12E.

7. Podać różnice w pracy tranzystora w układach OE, OB, OC.

8. Podać własne wnioski.

9. Podać spis przyrządów.

Ćwiczenia

Do zdejmowania charakterystyk posłużył nam poniższy układ :

Najpierw wyznaczamy charakterystykę wyjściową. Ustawiamy prąd bazy na wartość 200  oraz później na 300 . Dla tych wartości prądu bazy regulujemy napięciem kolektor - emiter (od 0 do 8 V) i odczytujemy wartość prądu kolektora.

Charakterystyki : wejściową oraz przejściowa wyznaczamy „za jednym razem”. Pomiary prowadzimy dla dwóch wartości napięć kolektor - emiter : 1 V oraz 5 V. Regulując prądem bazy w zakresie od 0 do 400 , odczytujemy napięcie baza - emiter oraz wartość prądu kolektora.

Wyniki pomiarów zbierają poniższe tabele oraz charakterystyki. Na ich podstawie wyznaczamy najważniejsze parametry tranzystora.

Wyznaczenie najważniejszych parametrów tranzystora :

 - współczynnik wzmocnienia prądowego (w układzie OE jest on równy h₂₁)

h₁₁ - impedancja wejściowa

h₁₂ - współczynnik sprzężenia zwrotnego

h₂₁ - współczynnik sprzężenia prądowego

h₂₂ - admitancja wyjściowa

Różnice w pracy tranzystora w układach OE, OB, OC.

Zestawienie parametrów :

	KU	KI	KP		ZWE	ZWY	fgr
OE	duże	duże	Największe	180^0	Stos. mała	Stos. duża	najmniejsza
OC	 1	największe	Małe	0^0	największa	najmniejsza	mała
OB	największe	 1	Średnie	0^0	najmniejsza	największa	największa

Tranzystor w układzie wspólnego emitera odznacza się przede wszystkim największym wzmocnieniem mocy oraz najmniejszą ze wszystkich konfiguracji częstotliwością graniczną. Jego cechą charakterystyczną jest odwracanie fazy sygnału podanego na jego wejście. Przesunięcie fazy sygnały występuje tylko i wyłącznie w konfiguracji OE. Stąd stosuje się go najczęściej w układach mocy o małej częstotliwości pracy.

Konfiguracja OC to przede wszystkim najmniejsze wzmocnienie napięciowe i największe wzmocnienie prądowe. Stąd taki układ jest zwany wtórnikiem emiterowym. Pracuje często we wzmacniaczach prądu, a największa impedancja wejściowa i najmniejsza impedancja wyjściowa predysponują go do zastosowania np. w separatorach.

Najbardziej charakterystycznymi cechami układu OB są : największe wzmocnienie napięciowe i największa częstotliwość graniczna. Przy pracy w tej konfiguracji praktycznie nie istnieje pojemność pomiędzy wejściem a wyjściem układu, więc nie zachodzi efekt Millera. Stąd najczęstszym zastosowaniem oprócz stopni wzmacniających napięcie są układy wielkiej częstotliwości, np. wzmacniacze w głowicach tunerów.

Jak widać każda z konfiguracji pracy tranzystora posiada różne własności. Dlatego zazwyczaj układ pracy tranzystora dobiera się, po dokładnej analizie : do czego urządzenie ma służyć i jakimi powinno się odznaczać parametrami.

Często jednak w urządzeniach występują wszystkie konfiguracje, tyle tylko, że pracują i spełniają funkcje, w których są najlepsze. I tak np. do wzmacniania mocy stosuje się OE, do wzmacniania napięć i pracy w szybkich układach niezastąpione są tranzystory w układzie OB. Umiejętne połączenie kilku konfiguracji w jedną całość może przynieść niezłe wyniki - poszczególne układy mogą się uzupełniać.

Wnioski (własne) :

Tranzystor jest elementem elektronicznym, którym możemy w sposób łatwy sterować przepływem ładunków. O tranzystorze bipolarnym możemy mówić jako o źródle prądowym sterowanym prądowo. Za pomocą małego prądu bazy możemy sterować wielokrotnie większym (choćby milion razy) prądem kolektora. Widać to doskonale przy „zabawie” przed rozpoczęciem ćwiczenia. Zwiększanie prądu bazy o kilka  powoduje zwiększanie prądu kolektora o kilkanaście mA.

Obwodem sterowania tranzystora jest typowe złącze półprzewodnikowe baza - emiter. Przy mniejszych napięciach U_BE płynie niewielki prąd bazy, lecz po przekroczeniu pewnej wartości, małe zmiany napięcia sterującego powodują duże zmiany prądu - warstwa zaporowa została pokonana, złącze przewodzi, tranzystor jest wysterowany. Złącze zaczyna przewodzić przy mniejszych napięciach U_BE im przy większych napięciach U_CE są prowadzone pomiary.

Gdy wysterujemy tranzystor, prąd kolektora będzie wzrastał liniowo wraz ze wzrostem prądu sterującego - prądu bazy. Są one powiązane zależnością I_C = I_B. Obrazuje to charakterystyka przejściowa tranzystora. Jest to linia prosta nachylona pod pewnym kątem do osi X. Nachylenie wykresu zależy od napięcia U_CE. Wraz ze wzrostem napięcia kolektor - emiter wzrasta również (do pewnego momentu) współczynnik wzmocnienia prądowego  i kąt charakterystyki się zwiększa. Gdybyśmy zwiększali jednak dalej napięcie U_CE, to charakterystyki zaczęłyby „opadać”- po przekroczeniu pewnej wartości wzmocnienie prądowe spada. Dlatego właśnie najczęściej ogranicza się napięcie U_CE nie ze względu na uszkodzenie tranzystora, ale na spadek wzmocnienia.

Zmiany prądu wyjściowego (I_C) w zależności od zmian napięcia U_CE tranzystora przy wysterowaniu prądem bazy o stałej wartości obrazuje charakterystyka wyjściowa. Początkowo prąd kolektora rośnie bardzo szybko, jednak po przekroczeniu pewnej wartości wzrasta coraz wolniej, aż w końcu utrzymuje się prawie na stałym poziomie. Wtedy dalsze duże wzrosty napięcia U_CE nie powodują większych zmian prądu. Im dla większej wartości prądu bazy są prowadzone pomiary, tym prąd ten przyjmuje większe wartości.

Jak widać praca tranzystora zależy od wielu czynników. Najmniejsza zmiana jednego z napięć, czy przede wszystkim prądu bazy, pociąga za sobą zmiany pozostałych. Stąd też należy pamiętać o prawidłowym, bezpiecznym ustaleniu punktu pracy, zabezpieczeniu tranzystora przed zbyt dużymi zmianami temperatury itp.

Co do badanego układu OE - posiada on całkiem niezłe parametry. Potwierdziły się wady konfiguracji OE - mała impedancja wejściowa (tylko 125 ) i duża impedancja wyjściowa (aż ponad 2,4 k).

Spis przyrządów :

Model do badanie tranzystora bipolarnego

Mierniki cyfrowe YF-3503 III / I / 438 PE

III / I / 439 PE

Miliamperomierz MA / 66

Miernik uniwersalny UM4B III / I / 032 PE

---