Sprawozdanie

Nr zespołu: V ROBERT GRZYBOWSKI

Nr ćwiczenia: E4 Temat: Wyznaczanie charakterystyki tranzystora

1.Wstęp

Największe zastosowanie znalazły półprzewodniki w elektronice w postaci złącz typu n-p jako diody lub baterie słoneczne oraz n-p-n i p-n-p jako tranzystory.

Złącze n-p powstaje z połączenia półprzewodników typu n i p. Dla utworzenia par wiążących, akceptory (np. Al.) będą dostarczały dodatkowe elektrony, stając się jonami ujemnymi, natomiast donory (np. As ) będą uwalniały elektrony stając się jonami dodatnimi. Wystąpi tendencja do wyrównywania stężeń dziur i elektronów w obu częściach złącza przez dyfuzję. Tylko część dziur i elektronów przejdzie przez złącze i w jego pobliżu zostanie osiągnięty stan równowagi. Po jednej stronie powstanie bariera dla elektronów, a po drugiej stronie bariera dla dziur. Bariera przeciwdziała dalszej dyfuzji przez złącze. Po dołączeniu napięcia do półprzewodnika dziury i elektrony uzyskają dodatkową prędkość w kierunku pola i zaczną poruszać się w przeciwnych kierunkach. Jednocześnie przyłożenie napięcia zmienia wartość bariery potencjału. W przypadku gdy biegun dodatni baterii przyłożymy do części n, a ujemny do p, wówczas bariera ulegnie powiększeniu i przepływ prądu będzie zablokowany. Przy przeciwnym połączeniu baterii bariera potencjału zmniejszy się, co zwiększy przepływ prądu. W taki sposób złącze p-n może spełniać rolę prostownika prądu przemiennego (diody).

Złącza n-p-n i p-n-p występują w tranzystorach. Są w nich trzy strefy zwane emiterem (E) , bazą (B) i kolektorem (K). Jak w przypadku diod, początkowo dziury są zlokalizowane w strefie p, a elektrony przewodnictwa w strefie n.

Impuls elektryczny, który ma być wzmocniony jest dołączony między bazę i emiter. Wyjście z tranzystora lub wzmocniony impuls jest odbierany między emiterem i kolektorem. W tranzystorze powstają dwa złącza : p-n i n-p. Mogą one przewodzić prąd w przeciwnych kierunkach. Biegun ujemny baterii Bc jest dołączony do kolektora, a dodatni do bazy . Dzięki temu elektrony z bazy są odpychane i złącze B-C blokuje przepływ prądu. Złącze E-B jest dołączone w taki sposób, że elektrony mogą przez nie przepływać bez przeszkód. Dzięki temu elektrony będą przemieszczać się z B do E, a dziury z B do C. Ponieważ baza jest bardzo cienka, dziury mogą łatwo dojść do warstwy zaporowej B-C, a następnie przejść przez to złącze do kolektora. Z kolei elektrony z B przechodzą do E, a dziury w kierunku przeciwnym. Elektrony z ujemnego bieguna baterii BB wypełniają częściowo dziury w bazie i w obwodzie I płynie prąd o natężeniu IB, natomiast pozostałe dziury przenikają przez złącze do kolektora (C ). Dziury te są wypełniane przez elektrony dopływające z ujemnego bieguna baterii BC. Dodatni biegun obydwóch baterii przyciąga elektrony z emitera ( E ), dzięki czemu liczba dziur w tym obszarze nie maleje. Dlatego w obwodzie II płynie prąd o natężeniu IC. O natężeniu prądu płynącego w tym obwodzie decyduje nie tylko napięcie UEC, ale także prąd płynący w obwodzie I ( IB ). Im większy jest IB, tym większy jest IC. Dzieje się to dlatego, że UEB wpływa nie tylko na IB, ale także na wielkość prądu przepływającego przez złącze BC. Dla zapewnienia przepływu prądu przez złącze BC wystarcza niewielkie napięcie UEB ( ok.. 0,1 ÷ 0,2 V ). Natomiast bariera BC może mieć znacznie większe napięcie i w obwodzie II zmiany natężenia prądu mogą być znacznie większe niż w obwodzie I. Dzięki tym własnościom tranzystor może spełniać rolę wzmacniacza impulsów.

2. Pomiary

	0,05	0,1	0,15	0,2	0,25	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7
2,0	5,45	38	84	102	123	123	120	120	118	118	Ic [mA]
3,0	10	52	102	168	184	186	188	188	188	188	Ic [mA]
4,0	16	74	152	212	246	256	260	261	264	264	Ic [mA]
5,0	17	83	158	230	284	320	322	322	324	327	Ic [mA]

	0,8	0,9	1,0	2,0	3,0	4,0	5,0	6,0	7,0	8,0
2,0	117	117	117	120	122	123	124	125	127	129	Ic [mA]
3,0	191	192	194	197	197	201	206	213	220	232	Ic [mA]
4,0	269	270	271	272	278	281	288	288	289	295	Ic [mA]
5,0	335	338	340	348	355	355	370	400	420	435	Ic [mA]

3. Wnioski

Przy małym prądzie I_B wzrost prądu I_C jest stosunkowo mały w porównaniu do większego prądu I_B gdzie wyraźnie widać przyrost prądu I_{C .}

Przy stałej wartości napięcia widać , że prąd I_C jest o wiele większy przy większym prądzie IB niż przy mniejszym .

Przy pomiarach przy niższym prądzie I_B widać ,że w niektórych punktach prąd I_C jest mniejszy niż w pomiarze wcześniejszym spowodowane jest to błędami odczytu z mierników.

Rezystancja wyjścia przy małym napięciu jest bardzo mała . Przy wyższym prądzie I_B rezystancja jest większa od pomiarów przy mniejszym prądzie . Przy pomiarze U_CE = ( 1.0 - 0.9 V ) rezystancja przy dużym jest mniejsza a przy małym większa . Przy pomiarze U_CE=( 10.0 - 9.0 V ) rezystancje są podobne .

Wzmocnienia prądowe są większe przy większym napięciu zasilania niż przy mniejszym napięciu . Przy niższych napięciach zasilania wzmocnienia prądowe są mniejsze przy większym prądzie I_B . Przy większych napięciach wzmocnienia prądowe są większe przy większym prądzie I_B .

Wszystkie pomiary obarczone są błędami odczytu . Odczyt zależy od klasy miernika . Im większa wartość jest mierzona tym ten błąd jest większy .

1

I_b [mA]

U_ce [V]

I_b [mA]

U_ce [V]

---