Pobierz cały dokument
opis cwiczenia id 336864 Nieznany .pdf
Rozmiar 434 KB

opis cwiczenia id 336864 Nieznany

background image

 

 

 

 

P

RACOWNIA ELEKTRONICZNA

 

Instytut Fizyki Politechniki Krakowskiej 

ĆWICZENIE

 

1 

Tranzystor bipolarny 

 

 

 

background image

Tranzystor bipolarny 

2 

 

ĆWICZENIE

 

1 

Tytuł ćwiczenia: Tranzystor bipolarny 

Andrzej Osak/Paweł Karbowniczek 

1.

 

Cel ćwiczenia 

Celem  ćwiczenia  jest  zapoznanie  się  z  zasadą  działania  tranzystora  bipolarnego  i  jego 

zastosowaniami  oraz  wyznaczenie  charakterystyk  tranzystora  i  parametrów  charakteryzujących 
tranzystor. 

2.

 

Wprowadzenie 

2.1

 

Tranzystor 

Tranzystorem  nazywamy  trójelektrodowy  przyrząd  półprzewodnikowy  służący  zazwyczaj  do 

wzmacniania  sygnałów  elektrycznych.  Tranzystor  bipolarny  zbudowany  jest  z  trzech  warstw 
domieszkowanych  półprzewodników  odzielonych  złączami  p-n.  Ze  względu  na  kolejność  ułożenia 
warstw rozróżniamy tranzystory typu p-n-p lub n-p-n. Kolejne warstwy noszą nazwę emitera (E), bazy 
(B)  i  kolektora  (C).  Warstwa  środkowa  (baza)  jest  cienka.  Określenie  bipolarny  bierze  się  z  faktu 
występowania dwóch nośników prądu elektronów i dziur w tego typu tranzystorach. 

 

 

 

background image

Tranzystor bipolarny 

3 

 

 

 

Rys.  1  Schematyczne  przedstawienie  budowy  tranzystora  npn  (a)  pnp  (b).  Poniżej  znajdują  się 

symbole graficzne odpowiednich typów tranzystorów. 

(obok odpowiednich typów wstawić a i b) 

 

 
 
Rys. 2 Zdjęcie różnych typów tranzystorów. 

(uzupełnić o zdjęcia)  

 

 

2.2

 

Zasada działania 

 

 

Rys. 3 Zasada działania tranzystora. 

 
W naszym przykładzie analizujemy tranzystor p-n-p do którego złącza p-n przykładamy napięcie 

w  kierunku  przewodzenia  natomiast  n-p  zaporowym.  Ze  względu  na  nieliniową  charakterystykę 
złącza p-n niewielkim zmianom przyłożonego napięcia odpowiadają duże zmiany prądu dziurowego 
płynącego  przez  złącze.  Dziury  z  obszaru  emitera  przechodzą  do  bazy.  Cienka  warstwa  emitera 
umożliwia dyfuzję dziur do kolektora. Zdecydowana większość dziur z emitera dociera do kolektora 
tworząc prąd kolektora I

K

 .Tylko niewielka część dziur tworzy prąd bazy I

B

.  Prąd emitera jest sumą 

prądów bazy i kolektora I

E

=I

K

+I

B

 i jak już wspomnieliśmy I

K

>>I

B

. Zazwyczaj prąd bazy jest prawie 100 

razy  mniejszy  od  prądu  kolektora.  Wynika  z  tego,  że  w  naszym  przykładowym  układzie,  niewielka 

background image

Tranzystor bipolarny 

4 

 

zmiana prądu bazy może wywołać dużą zmianę prądu kolektora.  Tranzystor w takim układzie może 
być wykorzystany do wzmocnienia sygnałów elektrycznych.  

 

2.3

 

Charakterystyki tranzystora 

Charakterystykami  statycznymi  tranzystora  nazywamy  zbiór  wartości  natężeń  prądów  w 

zależności  od  przyłożonych  napięć  w  zakresie  w  którym  może  on  pracować.  Charakterystyki 
sporządza  się  w  różnych  układach  współrzędnych  tak  dobranych  aby  łatwo  uzyskać  parametry 
niezbędne do praktycznych zastosowań. 

Tranzystory mogą pracować w różnych układach połączeń których cechą charakterystyczną jest 

występowanie  wspólnej elektrody. Rozróżniamy  układy  ze  wspólnym emiterem,  bazą  i kolektorem. 
W dalszej części będziemy zajmować się często występującym układem ze wspólnym emiterem. 

Charakterystyką wejściową tranzystora nazywamy zależność natężenia prądu bazy I

B

 od napięcia 

między bazą a emiterem U

BE

 przy stałym napięciu między kolektorem a emiterem U

KE

. 

I

B

 = f(U

BE

) dla U

KE

 = const. 

Charakterystyką  wyjściową  tranzystora  nazywamy  zależność  natężenia  prądu  kolektora  I

K

  od 

napięcia między kolektorem a emiterem U

KE

 przy stałym natężeniu prądu bazy I

B

. 

I

K

 = f(U

KE

) dla I

B

 = const. 

Charakterystyką  wzmocnienia  prądowego  nazywamy  zależność  natężenia  prądu  kolektora  I

K

  od 

natężenia prądu bazy I

B

 przy stałym napięciu między kolektorem a emiterem U

KE

. 

I

K

 = f(I

B

) dla U

KE

 = const. 

Charakterystyką napięciowego sprzężenia zwrotnego nazywamy zależność napięcia między bazą 

a emiterem U

BE

 od napięcia między kolektorem a emiterem U

KE

 przy stałym natężeniu prądu bazy I

B

. 

U

BE

 = f(U

KE

) dla I

B

 = const. 

 

 

 
Rys. 4 Przykładowe Charakterystyki tranzystora bipolarnego. 

background image

Tranzystor bipolarny 

5 

 

 

2.4

 

Parametry charakteryzujące tranzystor 

Korzystając z charakterystyk tranzystora, pracującego w układzie ze wspólnym emiterem, można 

wyznaczyć cztery parametry charakteryzujące tranzystor: 

1.

 

oporność wejściowa  

ℎ =

=

 

2. przewodniość wejściowa 

ℎ =

 =

 

3. współczynnik wzmocnienia prądowego 

ℎ =

=

 

4. współczynnik zwrotnego sprężenia napięciowego 

ℎ =

 =

 

 

2.5

 

Zastosowanie 

(proszę uzupełnić) 

3.

 

Spis przyrządów i elementów układu pomiarowego  

1.

 

Zasilacz prądu stałego 

2.

 

Potencjometr 

3.

 

Płytka z wbudowanym tranzystorem 

4.

 

Mikroamperomierz 

5.

 

Miliwoltomierz (multimetr) 

6.

 

Woltomierz (multimetr) 

7.

 

Miliamperomierz 

8.

 

Zasilacz regulowany 

9.

 

Kable połączeniowe 

 

background image

Tranzystor bipolarny 

6 

 

 

 
Rys. 5 Fotografia układu pomiarowego. 
 

4.

 

Schematy elektroniczne 

 

 

Rys. 6 Schemat układu do pomiaru charakterystyk tranzystora bipolarnego typu p-n-p. 

(plusy z zasilaczy idą do emitera) 

background image

Tranzystor bipolarny 

7 

 

5.

 

Instrukcja wykonania ćwiczenia 

5.1

 

Wykonanie pomiarów 

1.

 

W  celu  sporządzenia  charakterystyk  statycznych  tranzystora  zestawiamy  układ  pomiarowy 
korzystając  ze  schematu  elektronicznego  przedstawionego  na  rysunku  6.  Przed 
sprawdzeniem przez prowadzącego nie wolno podłączyć układu do sieci elektrycznej! 

2.

 

Rysujemy  tabelę  pomiarową  według  poniższego  wzoru  lub  korzystamy  bezpośrednio  z 
arkusza kalkulacyjnego. 
Tabela 1 

Nazwa tranzystora 

  

 

 

 

 

 

 

Zadanie 1 - Pomiar charakterystyki wyjściowej 
I

B

 [uA] 

  

  

  

  

L.p. 

U

KE

 

[V] 

I

K 

[mA] 

I

K 

[mA] 

I

K 

[mA] 

I

K 

[mA] 

1. 

  

  

  

  

  

2 

  

  

  

  

  

3. 

  

  

  

  

  

4. 

  

  

  

  

  

5. 

  

  

  

  

  

6. 

  

  

  

  

  

7. 

  

  

  

  

  

8. 

  

  

  

  

  

9. 

  

  

  

  

  

10. 

  

  

  

  

  

 

 

 

 

 

 

Zadanie 2 - Pomiar napięciowego sprzężenia zwrotnego 
I

B

 [uA] 

  

  

  

  

L.p. 

U

KE

 

[V] 

U

BE 

[V] 

U

BE 

[V] 

U

BE 

[V] 

U

BE 

[V] 

1. 

  

  

  

  

  

2 

  

  

  

  

  

3. 

  

  

  

  

  

4. 

  

  

  

  

  

5. 

  

  

  

  

  

6. 

  

  

  

  

  

7. 

  

  

  

  

  

8. 

  

  

  

  

  

9. 

  

  

  

  

  

10. 

  

  

  

  

  

 

 

 

 

 

 

Zadanie 3 - Pomiar charakterystyki wejściowej 
U

KE

 [V] 

  

  

  

  

background image

Tranzystor bipolarny 

8 

 

L.p. 

I

B

 

[uA] 

U

BE 

[V] 

U

BE 

[V] 

U

BE 

[V] 

U

BE 

[V] 

1. 

  

  

  

  

  

2 

  

  

  

  

  

3. 

  

  

  

  

  

4. 

  

  

  

  

  

5. 

  

  

  

  

  

6. 

  

  

  

  

  

7. 

  

  

  

  

  

8. 

  

  

  

  

  

9. 

  

  

  

  

  

10. 

  

  

  

  

  

 

3.

 

Wyznaczamy zależność U

BE

=f(I

B

) przy U

KE

=0. Przy wyłączonym zasilaczu Z

2

 dla różnych prądów 

bazy  wskazanych  przez  prowadzącego  ćwiczenie  (np.:  25,  50,  75  i  100μA)  mierzymy 
odpowiadające napięcie  U

BE

. Wyniki zapisujemy w tabeli 1. 

4.

 

Dla  uprzednio  ustalonych  prądów  bazy  (np.:  25,  50,  75  i  100μA)  mierzymy  zależność 
U

BE

=f(U

KE

)  i  I

K

=f(U

KE

).  Ustawiamy  prąd  bazy  na  zadaną  wartość  a  następnie  dla  ustalonych 

przez prowadzącego wartości napięć U

KE

 (np.: 1,5, 3,0, 4,5, 6,0, 7,5V) odczytujemy wartości 

U

BE

  i  I

K

.  Przed  odczytem  sprawdzamy  wartości  zadanych  parametrów  i  w  razie  potrzeby 

korygujemy  je  a  następnie  wyniki  zapisujemy  w  tabeli  1  lub  bezpośrednio  w  odpowiednim 
arkuszu kalkulacyjnym. 

 

5.2

 

Opracowanie wyników pomiarów 

1.

 

Korzystając z wyników pomiarów rysujemy: 
a.

 

Charakterystykę wejściową 

b.

 

Charakterystykę wyjściową 

c.

 

Charakterystykę napięciowego sprzężenia zwrotnego 

2.

 

Na  podstawie  charakterystyki  wejściowej  sporządzamy  charakterystykę  wzmocnienia 
prądowego.  W  tym  celu  dokonujemy  przecięcia  charakterystyki  wejściowej  prostymi 
odpowiadającymi  kilku  ustalonym  wartościom  U

KE

  (np.:  2,  4,  6V)  i  odczytujemy 

odpowiadające tym wartościom wartości prądów I

B

 i odpowiadających przecięciom wartości 

prądów  I

K

.  Wyniki  zapisujemy  w  tabeli  2  lub  bezpośrednio  w  odpowiednim  arkuszu 

kalkulacyjnym i na ich podstawie rysujemy charakterystykę wzmocnienia prądowego. 
Tabela 2 

 

Zadanie 4 - Wyznaczenie charakterystyki przejściowej (wzmocnienia prądowego) 

const U

KE

 [V] 

  

  

  

  

L.p. 

I

B

 [uA] 

U

KE 

[V] 

U

KE 

[V] 

U

KE 

[V] 

U

KE 

[V] 

1. 

  

  

  

  

  

2 

  

  

  

  

  

3. 

  

  

  

  

  

4. 

  

  

  

  

  

background image

Tranzystor bipolarny 

9 

 

5. 

  

  

  

  

  

6. 

  

  

  

  

  

7. 

  

  

  

  

  

8. 

  

  

  

  

  

9. 

  

  

  

  

  

10. 

  

  

  

  

  

 
3.

 

Korzystając  ze  sporządzonych  wcześniej  charakterystyk  wyznaczamy  parametry 
charakteryzujące  tranzystor  Definicje  parametrów  znajdują  się  w  rozdziale  2.4.  Wyniki 
zapisujemy w tabeli 3 lub odpowiednim arkuszu kalkulacyjnym. 
 
Tabela 3 
 

Wyznaczenie parametru h

11

 

const U

KE

 [V] 

  

∆

U

BE

 [V] 

  

∆

I

B

 [A] 

  

h

11

 [

Ω

] 

Wyznaczenie parametru h

22

 

const I

B

 [A] 

  

∆

I

K

 [A] 

  

∆

U

KE

 [V] 

  

h

22

 [S] 

Wyznaczenie parametru h

21

 

const U

KE

 [V] 

  

∆

I

K

 [A] 

  

∆

I

B

 [A] 

  

h

21

 

Wyznaczenie parametru h

12

 

const I

B

 [A] 

  

∆

U

BE

 [V] 

  

∆

U

KE

 [V] 

  

h

12

 

 

6.

 

Literatura 

1.

 

Sztuka elektroniki, P. Horowitz.  

2.

 

Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki część I, praca zbiorowa pod redakcją B. Oleś i M. Duraj. 

3.

 

Laboratorium 

podstaw 

elektrotechniki, 

elektroniki 

i 

miernictwa, 

F. 

Stażyk. 

http://www.fizyka.pk.edu.pl/elektronika/cw1.pdf 

4.

 

Podstawy elektroniki P. E. Gray, C. L. Searle  

 

Pobierz cały dokument
opis cwiczenia id 336864 Nieznany .pdf
Rozmiar 434 KB
Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
cwiczenie9 id 125928 Nieznany
cwiczenia23 id 124959 Nieznany
cwiczenia 4 2 id 124428 Nieznany
Fizjologia Cwiczenia 3 id 17436 Nieznany
cwiczenie 4 2 id 125411 Nieznany
cwiczenie 9 id 125104 Nieznany
Cwiczenia 5 id 124444 Nieznany
cwiczenie 5 id 101060 Nieznany
Cwiczenie 3 id 125305 Nieznany
CWICZENIE 6 2 id 99618 Nieznany
cwiczenie 5 id 125447 Nieznany
opis techiczny id 337039 Nieznany
Cwiczenie 6 id 125101 Nieznany
cwiczenia2 4 id 124943 Nieznany
cwiczenie 2 id 125220 Nieznany
cwiczenie 3 1 id 125314 Nieznany
kielbasy cwiczenia id 234529 Nieznany
cwiczenie 1 i 2 id 125124 Nieznany
cwiczenie 5 2 id 101056 Nieznany

więcej podobnych podstron

Kontakt | Polityka prywatności