1 

 

POLITECHNIKA    L SKA 

WYDZIAŁ  IN YNIERII   RODOWISKA  I  ENERGETYKI 

INSTYTUT MASZYN I URZ DZE  ENERGETYCZNYCH 

 

 

LABORATORIUM   ELEKTRYCZNE

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Badanie tranzystorów bipolarnych. 

 

(E – 8) 

 

 

 

 

 

 

 

www.imiue.polsl.pl/~wwwzmiape 

 

 

 

 

Opracował:  Dr in . Włodzimierz OGULEWICZ 

Sprawdził:   Dr in . Włodzimierz OGULEWICZ 

Zatwierdził: Dr hab. in . Janusz KOTOWICZ

 

 

 

2 

 

1. Cel  wiczenia. 

 

Celem  wiczenia  jest  wyznaczenie  charakterystyk  statycznych  tranzystorów 

bipolarnych  oraz  ich  parametrów  hybrydowych,  a  tak e  zaznajomienie  si   z 

metodyk  i aparatur  u ywan  do bada  tranzystorów. 

 

2. Wprowadzenie. 

 

2.1. Tranzystor BJT. Okre 1enia i poj cia podstawowe. 

 

Tranzystor bipolarny BJT (ang. Bipolar Junction Transistor)

 jest przyrz dem 

półprzewodnikowym posiadaj cym dwa zł cza PN, wytworzone w jednej płytce 

półprzewodnika niesamoistnego. Mo liwe jest dwojakie uszeregowanie obszarów 

o ró nym typie przewodnictwa: PNP lub PNP, daj ce dwa typy tranzystorów. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Wła ciwo ci  tranzystora  opisuj   rodziny  jego 

charakterystyk  statycznych

. 

Charakterystyki  statyczne  s   to  krzywe  przedstawiaj ce  zale no ci  mi dzy 

pr dami  i  napi ciami  stałymi  lub  wolnozmiennymi  wyst puj cymi  na  wej ciu  i 

wyj ciu  tranzystora.  Charakterystyki  te  podaje  si   najcz ciej  dla  tranzystora  w

 

układzie wspólnego emitera WE

 (OE) rzadziej w układzie wspólnej bazy (OB). 

 

2.2. Układy pracy tranzystora BJT 

 

Tranzystor BJT jako element o trzech elektrodach (E,B,C) mo e pracowa  w 

trzech  podstawowych  konfiguracjach.  Zale nie  od  tego,  na  której  z  elektrod 

utrzymuje  si   stały  potencjał  (zasilania  lub  masy)  lub  inaczej  w  zale no ci  od 

tego,  która  elektroda  jest  elektrod   wspóln   dla  wej cia  i  wyj cia  sygnału  – 

rozró niamy: 

1. 

Układ ze wspólnym emiterem OE (WE) – najcz ciej stosowany. 

2. 

Układ ze wspóln  baz  OB (WB) – stosowany w układach b.w.cz. 

3. 

Układ  ze  wspólnym  kolektorem  OC  (WC)  –  stosowany  w  układach 

wej ciowych, nazywany bardzo cz sto 

wtórnikiem emiterowym

.  

 

2.3. Charakterystyki statyczne tranzystora BJT 

 

Tranzystor  BJT  pracuj cy  w  dowolnym  układzie  OE,  OB  lub  OC 

charakteryzuj  pr dy przez niego płyn ce i napi cia na jego elektrodach. 

U

CE 

U

BE 

I

B 

I

C 

I

E 

U

CE 

U

BE 

I

B 

I

C 

I

E 

NPN 

PNP 

Rys.1. Symbole i polaryzacja tranzystorów bipolarnych. 

3 

 

Mo na okre li  cztery rodziny charakterystyk statycznych tranzystora: 

•  wej ciow   I

we

 = f (U

we

, U

wy

 = idem) 

•  przej ciow   I

wy

 = f (I

we

, U

wy

 = idem) 

•  wyj ciow  I

wy

 = f (U

wy

, I

we

 = idem) 

•  zwrotn  U

we

 = f (U

wy

, I

we

 = idem) 

 

W przypadku układu OE otrzymamy charakterystyki: 

•  wej ciow   I

B

 = f (U

BE

, U

CE

 = idem) 

•  przej ciow   I

C

 = f (I

B

, U

CE

 = idem) 

•  wyj ciow  I

C

 = f (U

CE

, I

B

 = idem) 

•  zwrotn  U

BE

 = f (U

CE

, I

B

 = idem) 

 

Wszystkie wymienione rodziny charakterystyk mo na przedstawi  na jednym 

rysunku „ze zł czonym osiami” (rys.2.). 

 

 

2.4. Parametry hybrydowe tranzystora BJT w układzie OE. 

 

Do  tworzenia  schematów  zast pczych  tranzystorów  bipolarnych  konieczna 

jest znajomo  parametrów hybrydowych układu równa  czwórnikowych.

 

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

CE

 = 20V 

U

CE

 = 20V 

U

CE

 = 10V 

U

CE

 = 10V 

I

B

 =  1

µA 

I

B

 = 300

µA 

I

B

 = 100

µA 

I

B

 = 100

µA 

I

B

 = 300

µA 

I

B

 = 200

µA 

I

B

 =  0

µA 

I

B 

I

C 

U

BE 

U

CE 

V 

µA 

mA 

0,8 

0,6 

0,4 

0,2

300 

200 

100 

40 

30 

20 

10 

30V 

20V 

10V 

cha-ki  wej ciowe 

cha-ki  wyj ciowe 

cha-ki  przej ciowe 

cha-ki  zwrotne 

Rys.2. Rodziny charakterystyk statycznych tranzystora BJT w układzie OE.  

4 

Czwórnik przedstawiony na rys.3. opisany jest zale no ci  ( 1 ). Z zale no ci 

(  1  )  wyznaczane  s   parametry  hybrydowe  ( 

h

11

,  h

12

,  h

21

,  h

22

  )  umo liwiaj ce 

stworzenie schematu zast pczego tranzystora bipolarnego rys.4. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   

 

 

( 1 ) 

 

 

 

Zakładaj c U

CE

 = 0 (zwarcie wyj cia) wyznaczamy: 

 

•  h

11

 = U

BE

 ////I

B

 – zwarciow  impedancj  wej ciow   ≈≈≈≈ r

we 

= r

be

  

 

•  h

21

 = I

C

 ////I

B

 – zwarciowy współczynnik wzmocnienia pr dowego ≈≈≈≈ ββββ 

 

Zakładaj c I

B

 = 0 (przerwa na wej ciu – rozwarcie) wyznaczamy: 

 

•  h

22

 = I

C

 ////U

CE

 – rozwarciow  admitancj  wyj ciow  ≈≈≈≈ 1/r

wy 

= g

ce

 

 

•  h

12

 

=  U

BE

  ////U

CE

  –  rozwarciowy  współczynnik  napi ciowego  sprz enia 

zwrotnego  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

1 

I

2 

U

2 

I

1 

2 

2’ 

1’ 

1 

h

11

  h

12 

 

h

21

  h

22 

 U

1

 

 

 I

2

 

 I

1

 

 

U

2

 

= 

U

1

=h

11

⋅⋅⋅⋅I

1

+h

12 

⋅⋅⋅⋅U

2

  

 

I

2

=h

21

⋅⋅⋅⋅I

1

+h

22 

⋅⋅⋅⋅U

2

  

U

CE 

U

BE 

I

B 

I

C 

I

E 

E 

B 

C 

U

BE

 = 

h

11

⋅⋅⋅⋅

I

B

 + 

h

12

 

⋅⋅⋅⋅

U

CE

  

 

I

C

 = 

h

21

⋅⋅⋅⋅

I

B

 + 

h

22 

⋅⋅⋅⋅

U

CE

  

U

2

=U

w

y

=U

C

E

 

I

1

=I

we

=I

B 

E

B 

U

1 

E

C 

R

B 

R

C 

I

2 

= −−−−I

wy 

h

11 

 h

12

 ⋅⋅⋅⋅U

2

 

 h

21

⋅⋅⋅⋅I

1

 

h

22 

=> 

Rys.4. Schemat zast pczy hybrydowy tranzystora BJT w układzie OE.  

Rys.3. Tranzystor BJT w układzie OE przedstawiony jako czwórnik. 

5 

 

2.5.  Wyznaczanie parametrów hybrydowych z charakterystyk 

statycznych tranzystora BJT. 

 

Sposób 

wyznaczania 

parametrów 

hybrydowych 

(przyrostowych, 

ró niczkowych)  na  podstawie  danych  (np.  pomierzonych)  charakterystyk 

statycznych tranzystora przedstawia rys.5. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Badania i pomiary. 

 

3.1. Okre lenie wielko ci mierzonych. 

 

Przeprowadzane  badania  maj   na  celu  wyznaczenie  podstawowych 

charakterystyk statycznych i parametrów hybrydowych tranzystorów bipolarnych. 

Badane s  tranzystory  redniej i du ej mocy (BC313 lub BC211 i BDY25).  

 

3.2. Schematy układu pomiarowego do wyznaczania 

charakterystyk statycznych. 

 

Charakterystyki statyczne tranzystorów bipolarnych wyznacza si  w układzie 

pomiarowym, którego schemat przedstawiono na rysunku 6. 

 

∆

U

BE 

∆

I

C 

∆

I

B 

∆

U

CE 

U

CE

 = 10V 

U

CE

 = 10V 

I

B

 = 200µµµµA 

I

B

 = 200µµµµA 

I

B 

I

C 

U

BE 

U

CE 

V 

µµµµA 

mA 

0,8 

0,6 

0,4 

0,2 

300 

200 

100 

40 

30 

20 

10 

30V 

20V 

10V 

h

21

=

∆I

C 

/∆I

B 

h

22

=

∆I

C 

/∆U

CE 

h

12

=

∆U

BE 

/∆U

CE 

h

11

=

∆U

BE 

/∆I

B 

Rys.5. Wyznaczanie parametrów hybrydowych z charakterystyk statycznych 

tranzystora BJT w układzie OE.  

6 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

W  przedstawionym  układzie  mo na  wyznaczy   wszystkie  charakterystyki 

tranzystora  (wyj ciow ,  wej ciow ,  przej ciow   i  zwrotn ).  Zasadniczo  w 

prezentowanym  wiczeniu wyznaczamy charakterystyk  wyj ciow  

I

C

 = f (U

CE

, 

I

B

 = idem) dla trzech, czterech warto ci pr du bazy i charakterystyk  wej ciow  

I

B

  =  f  (U

BE

,  U

CE

  =  idem)  dla  dwóch,  trzech  warto ci  napi   kolektor-emiter 

(zgodnie z poleceniem prowadz cego zaj cia). 

Sposób  wyznaczania  poszczególnych  charakterystyk  wynika  bezpo rednio  z 

ich definicji. Podczas pomiarów nie nale y przekracza  dopuszczalnych warto ci 

pr dów,  napi   oraz 

mocy  badanego  tranzystora  podanych  w  katalogu.  Nale y 

zwraca   baczn   uwag ,  aby  badany  tranzystor 

nie  nagrzewał  si   nadmiernie 

podczas pomiarów. Przegrzanie tranzystora mo e by  przyczyn  du ych bł dów 

pomiarowych a nawet doprowadzi  do jego uszkodzenia (szczególnie dotyczy to 

wyznaczania charakterystyk wyj ciowych). 

 

3.3. Wyznaczanie parametrów hybrydowych tranzystorow. 

 

Mierniki parametrów tranzystorów bipolarnych s  fabrycznie produkowanymi 

przyrz dami  pomiarowymi. 

Przed  u yciem  tych  mierników  nale y  zapozna  

si   z  instrukcj   ich  obsługi.  W  wiczeniu  wykorzystywany  jest  tester 

tranzystorów P561. Płyt  czołow  testera przedstawia rysunek 7.

 

Pomiary  parametrów  hybrydowych  tranzystora  (h

11

,  h

12

,    h

21

,  h

22

)

 

przeprowadzane s  w układzie wspólnego emitera, w funkcji pr du kolektora I

C

 

przy stałym napi ciu kolektor-emiter U

CE

. Badany tranzystor podł czony jest do 

zacisków E, B, C testera. 

 

3.4. Sposób obsługi testera P561. 

 

A. Przed wł czeniem zasilania nale y

: 

• 

wybra   wła ciwy  dla  danego  tranzystora  sposób  polaryzacji  –  przycisk 

NPN  lub  PNP  (sprawd   typ  tranzystora  w  katalogu  i  ustaw  przeł cznik 

zgodnie z oznaczeniem katalogowym), 

• 

pokr tło regulacji napi cia kolektor-emiter U

CE

 ustawi  w 

lewym skrajnym 

poło eniu, 

• 

pokr tła (dwa) regulacji pr du bazy I

B

 dolne (zgrubne –  skokowe) i górne 

(dokładne – płynne) ustawi  w 

lewym skrajnym poło eniu, 

• 

wcisn   klawisz  pomiaru  napi cia  kolektor-emiter  U

CE

  i  klawisz  zakresu 

3V, 

R

C 

R

B 

C 

I

C 

I

B 

V 

U

CE 

U

BE 

I

E 

B 

E 

V 

A 

A 

 

Z

as

ila

cz

  

 

Z

as

ila

cz

  

Rys.6. Schemat układu pomiarowego do wyznaczania charakterystyk statycznych. 

7 

• 

na  przeł czniku  klawiszowym  zakresów  pr du  kolektora  I

C

  wcisn  

klawisz 100mA, 

• 

wcisn  klawisz 

h

21

 pomiaru parametrów hybrydowych tranzystora, 

• 

przeł cznik  zakresów  pomiarowych  parametrów  tranzystora  ustawi   w 

prawym skrajnym poło eniu. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B. Wł czy  zasilanie testera

 – przycisk 

MAINS

. 

 

C. Wybieranie punktów pracy tranzystora 

(prowadzenie pomiarów). 

• 

ustaw (podane przez prowadz cego zaj cia) napi cie kolektor-emiter U

CE

 

wciskaj c  odpowiedni  klawisz  zakresu  (przewa nie  10V)  i  pokr caj c 

pokr tło  regulacji  napi cia  U

CE

  do  momentu  uzyskania  na  skali  miernika 

TEST    POINT  wła ciwej  (zadanej)  warto ci. 

Raz  ustawiona  warto  

napi cia U

CE

 do ko ca pomiarów ma pozosta  stała.  

• 

przeł cz  miernik  TEST    POINT  na  pomiar  pr du  kolektora  –  wciskaj c 

klawisz I

C

. 

• 

ustawiaj  na  mierniku  TEST    POINT  kolejne  warto ci  pr du  kolektora  I

C

 

(podane przez prowadz cego zaj cia) wybieraj c wła ciwy zakres pomiaru 

pr du kolektora (0,3, 1, 3, 10, 30 lub 100mA) i ustawiaj c zadan  warto  

pokr tłem  górnym  regulacji  pr du  bazy  I

B

  –  regulacja  płynna  (dokładna) 

i/lub  w  razie  potrzeby  pokr tłem  dolnym  regulacji  pr du  bazy  I

B

  – 

regulacja skokowa (zgrubna). 

• 

po  ustawieniu  pierwszej  i  ka dej  nast pnej  warto ci  pr du  kolektora  I

C

 

odczytaj  warto   mierzonego  parametru  (w  tym  przypadku  h

21

)  na  skali 

miernika PARAMETER. Przeł cznik zakresów pomiarowych parametrów 

ustaw  na  takim  zakresie,  eby  wskazówka  miernika  PARAMETER 

znajdowała si  w przedziale pomi dzy 75% a 100% skali miernika. 

Zwró  

szczególn   uwag   na  aktualny  zakres  miernika  PARAMETER,  który 

µµµµA 

TRANSISTOR TESTER P561 

TEST  POINT 

PARAMETER 

MAINS 

kΩ

Ω

Ω

Ω    

µµµµS 

V/V    

A/A    

3000    

1000    

300    

300    

30

 

100    

100    

10    

10    

30

10    

30

30

10    

 

100    

300    

300    
100    

U

CE 

I

B 

U

CE 

I

C 

10    

30    

10

-4 

   

10

-2 

   

10

-3 

   

3

.

10

-4 

3

.

10

-3 

3

.

10

-2 

0,1  0,3 

1    

1    

3 

3 

3 

3 

 

10    

10    

3    

30     100

V

E    

S    

B    

C    

30    

0,3    

100    

NPN

PNP    

mA    

h11    

h12    

h21    

h22    

I

CE0 

   

I

CB0 

   

I

EB0 

   

mA    

µµµµA    

17

 

 

9

 

0

 

32

 

60

  0,11

0,5

 

5

 

1,1

 

0,24

 

1    

1    

nA    

Rys.7. Płyta czołowa testera P 561. 

8 

nale y  odczyta   z  tabeli  na  płycie  czołowej  w  miejscu  b d cym  na 

przeci ciu  si   linii  poziomej  wyznaczonej  przez  wci ni ty  klawisz 

parametru  (w  tym  przypadku  h

21

)  i  linii  pionowej  wyznaczonej  przez 

wyst p na przeł czniku zakresów pomiarowych parametru. 

• 

po  zako czeniu  pomiarów  pierwszego  parametru  (h

21

)  oba  pokr tła 

regulacji pr du bazy I

B

 nale y 

KONIECZNIE

 skr  do lewego skrajnego 

poło enia  (na  warto   minimaln )  – 

sprawd   temperatur   obudowy 

tranzystora! 

• 

zmie  mierzony parametr na kolejny – 

h

22

 i post puj analogicznie jak przy 

poprzednim  pomiarze,  nast pnie  dokonaj  pomiarów  parametru 

h

11

  i  na 

ko cu

 h

12

. 

 

 

3.5. Przebieg  wiczenia. 

 

1.  Zaznajomi   si   z  danymi  katalogowymi  badanych  tranzystorów. 

Zanotowa   warto ci  dopuszczalne:  pr du  kolektora  –  I

Cmax

,  napi cia 

kolektor-emiter  –  U

Cemax

,  pr du  bazy  -  I

Bmax

,  napi cia  baza-emiter  – 

U

Bemax

, mocy admisyjnej – P

max

. 

2.  Wyznaczy   rodzin   charakterystyk  statycznych  (wyj ciowych  i 

wej ciowych) dwóch tranzystorów mocy (BDY25) w układzie OE. 

3.  Wyznaczy   parametry  hybrydowe  dwóch  tranzystorów  redniej  mocy 

(BC313 i BC211). 

4. 

Wyniki pomiarów zanotowa  w tabelach otrzymanych od prowadz cego 

zaj cia.

 

 

5. Opracowanie wyników pomiarów. 

 

1. Wykre li  charakterystyki wyj ciowe dwu tranzystorów mocy (BDY25) 

(obie  rodziny  charakterystyk  na  jednym  wykresie  ró ne  od  siebie 

kolorem i/lub charakterem linii i/lub opisem). 

2.  Wykre li  charakterystyki wej ciowe dwu tranzystorów mocy (BDY25) 

(obie  rodziny  charakterystyk  na  jednym  wykresie  ró ne  od  siebie 

kolorem i/lub charakterem linii i/lub opisem). 

3.  Wykre li   zale no ci  parametrów  hybrydowych  w  funkcji  pr du 

kolektora tranzystora BC313 (wszystkie parametry  na jednym wykresie 

odznaczone  kolorem  i/lub  charakterem  linii i opisem. Konieczne cztery 

osie  rz dnych,  o   odci tych  musi  by   wykre lona    w  skali 

logarytmicznej). 

4.  Wykre li   zale no ci  parametrów  hybrydowych  w  funkcji  pr du 

kolektora tranzystora BC211 (wszystkie parametry  na jednym wykresie 

odznaczone  kolorem  i/lub  charakterem  linii i opisem. Konieczne cztery 

osie  rz dnych,  o   odci tych  musi  by   wykre lona    w  skali 

logarytmicznej). 

5.  Korzystaj c  z  wykre lonych  charakterystyk  statycznych  okre li   w 

trzech  punktach  (dla  ró nych    parametrów  charakterystyk  mierzonych) 

parametry hybrydowe badanych tranzystorów mocy. 

 

9 

6. Sprawozdanie. 

 

Sprawozdanie powinno zawiera : 

 

1. 

Stron   tytułow   (nazw   wiczenia,  numer  sekcji,  nazwiska i imiona 

wicz cych oraz dat  wykonania  wiczenia). 

2. 

Wymienione uprzednio dane katalogowe badanych tranzystorów. 

3. 

Schemat układu pomiarowego. 

4. 

Tabele wyników pomiarowych ze wszystkich stanowisk. 

5. 

Wykresy wymienionych uprzednio charakterystyk. 

6. 

Okre lone w p.11.5. parametry hybrydowe tranzystorów mocy. 

7. 

Uwagi i wnioski (dotycz ce przebiegu charakterystyk, ich odst pstw 

od  przebiegów  teoretycznych,  rozbie no ci  wyników  na  ró nych 

stanowiskach itp.).

 

 

 

Wszelkie prawa zastrze one

 

 

 

 

 

 

ZAŁ CZNIK 1.  Tabela wyników pomiarowych.

U

CE

I

C

U

CE

I

C

U

CE

I

C

U

CE

I

C

U

CE

I

C

V

mA

V

mA

V

mA

V

mA

V

mA

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,2

0,2

0,2

0,2

0,2

0,3

0,3

0,3

0,3

0,3

0,4

0,4

0,4

0,4

0,4

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

0,7

0,7

0,7

0,7

0,7

0,9

0,9

0,9

0,9

0,9

1,3

1,3

1,3

1,3

1,3

2,0

2,0

2,0

2,0

2,0

5,0

5,0

5,0

5,0

5,0

10,0

10,0

10,0

10,0

10,0

Pomiar  charakterystyk  wyj ciowych

Oznaczenie tranzystora:

I

B

 = .................µµµµA

I

B

 = .................µµµµA

I

B

 = .................µµµµA

I

B

 = .................µµµµA

I

B

 = .................µµµµA

10 

 

 

 

ZAŁ CZNIK 2.  Tabela wyników pomiarowych.

U

BE

I

B

U

BE

I

B

U

BE

I

B

U

BE

I

B

U

BE

I

B

V

µµµµA

V

µµµµA

V

µµµµA

V

µµµµA

V

µµµµA

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,2

0,2

0,2

0,2

0,2

0,3

0,3

0,3

0,3

0,3

0,4

0,4

0,4

0,4

0,4

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

0,6

0,6

0,6

0,6

0,6

0,7

0,7

0,7

0,7

0,7

0,8

0,8

0,8

0,8

0,8

0,9

0,9

0,9

0,9

0,9

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

1,1

1,1

1,1

1,1

1,1

Oznaczenie tranzystora:

Pomiar  charakterystyk  wej ciowych

U

CE

 = .................V

U

CE

 = .................V

U

CE

 = .................V

U

CE

 = .................V

U

CE

 = .................V

ZAŁ CZNIK 3.  Tabela wyników pomiarowych.

U

CE

 =

V

. 

V

.

U

CE

 =

V

. 

V

.

U

CE

 =

V

. 

V

.

U

CE

 =

V

. 

V

.

I

C

h

21

h

21

I

C

h

22

h

22

I

C

h

11

h

11

I

C

h

12

h

12

mA

mA/mA mA/mA

mA

µµµµS 

µµµµS 

mA

kΩ

Ω

Ω

Ω

kΩ

Ω

Ω

Ω

mA

V/V

V/V

0,04

0,04

0,04

0,04

0,10

0,10

0,10

0,10

0,25

0,25

0,25

0,25

0,40

0,40

0,40

0,40

1,00

1,00

1,00

1,00

2,50

2,50

2,50

2,50

4,00

4,00

4,00

4,00

10,00

10,00

10,00

10,00

25,00

25,00

25,00

25,00

40,00

40,00

40,00

40,00

Pomiar  parametrów  hybrydowych  w  funkcji  pr du kolektora

Oznaczenie tranzystora: