1

BADANIE TRANZYSTORA BIPOLARNEGO

CEL

• poznanie charakterystyk tranzystora bipolarnego w układzie WE
• poznanie wybranych parametrów statycznych tranzystora bipolarnego w układzie WE

PRZEBIEG ĆWICZENIA:

1.

P

OMIARY CHARAKTERYSTK I PRĄDÓW ZEROWYCH TRANZYSTORA W UKŁADZIE

WE

1.1.

O

GLĘDZINY

Dokonać oględzin tranzystora bipolarnego określając jego:

° oznaczenie,
° topologię wyprowadzeń (baza, kolektor, emiter),
° typ obudowy.

Zaznajomić się z danymi katalogowymi badanego tranzystora.

UWAGA: Karta katalogowa tranzystora znajduje się w odrębnej instrukcji.

1.2.

Charakterystyka wejściowa - WE

W układzie WE jak na rys. 1 wyznaczyć metodą punkt po punkcie charakterystykę
wejściową I

B

= f(U

BE

).

Do zasilenia układu (napięcia U

dc1

) wykorzystać zasilacz

laboratoryjny. Napięcie zasilające U

dc1

nie powinno przekraczać 5V. Przed

rozpoczęciem łączenia układu ustawić potencjometr P1 położeniu minimum (lewe

skrajne). Zmieniając położenie potencjometru P1 od minimum do maksimum
odczytywać prąd I

B

(amperomierz A

1

) oraz napięcie U

BE

(woltomierz V

1

). Wyniki

zapisać w tabeli 1. Prąd bazy badanego tranzystora nie może przekroczyć 5 mA!!!.
Wyniki pomiarów należy zapisywać do tabeli 1.

UWAGA: Zakresy pomiarowe: woltomierze V1→2V, amperomierz A1→20mA.

Rys.1. Schemat układu do pomiaru charakterystyki wejściowej - WE

2

Tabela 1. Charakterystyka wejściowa – WE

U

BE

[V]

I

B

[mA]

0

0.05

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

U

BE

[V]

I

B

[mA]

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

1.3.

Charakterystyka wyjściowa - WE
W układzie WE jak na rys. 2 wyznaczyć metodą punkt po punkcie charakterystykę
wyjściową I

C

= f(U

CE

)

przy I

B

= const.

Przed rozpoczęciem łączenia układu ustawić

potencjometr P1 położeniu minimum (lewe skrajne). Za pomocą potencjometru P1
utrzymywać stałą wartość prądu I

B

(amperomierz A1). Zmieniając napięcie zasilające

U

dc2

odczytać napięcie U

CE

(woltomierz V1)

i prąd I

C

(amperomierz A2). Wynik

zapisać w tabeli 2. Pomiary należy przeprowadzić dla dwóch wartości prądu bazy
I

B

=10, 20 oraz 30

µA.

UWAGA: Zakresy pomiarowe: woltomierz V1→20V, amperomierze A1→200µA,

A2→20mA.

Rys.2. Schemat układu do pomiaru charakterystyki wyjściowej i przejściowej - WE

3

Tabela 2. Charakterystyka wyjściowa - WE

UCE
[V]

0

0.05 0.1

.15

.2

.3

.4

.6

1

5

10

15

I

B

=10

µA

Ic
[mA]

0

I

B

=20

µA

Ic
[mA]

0

I

B

=30

µA

Ic
[mA]

0

1.4.

Charakterystyka przejściowa - WE

W układzie WE jak na rys. 2 wyznaczyć metodą punkt po punkcie charakterystykę
przejściową prądową I

C

= f(I

B

)

przy U

CE

= const.

Przed

rozpoczęciem łączenia

układu ustawić potencjometr P1 położeniu minimum (lewe skrajne). Za pomocą
zasilacza DC2 ustawić stałą wartość napięcia U

CE

=5V (woltomierz V1). Zmieniając

wartość rezystancji potencjometru P1 zmieniamy prąd I

B

(amperomierz A1) i

odczytując prąd I

C

(amperomierz A2). Wyniki zapisujemy w tabeli 3. Pomiary

powtórzyć dla wartości napięć U

CE

=10 i 15V.

UWAGA: Zakresy pomiarowe: woltomierz V1→20V, amperomierze A1→200µA, A2→20

mA.

Tabela 3. Charakterystyka przejściowa - WE

I

B

[

µA]

0

1

2

3

4

5

10

15

20

25

30

U

CE

=5V

Ic
[mA]

0

U

CE

=10V

Ic
[mA]

0

U

CE

=15V

Ic
[mA]

0

1.5.

Pomiar prądu zerowego I

CE0

Zmierzyć prąd zerowy I

CE0

przy rozwartym złączu BE w układzie jak na rys.3. Za

pomocą zasilacza DC2 ustawić napięcie U

CE

=20V (woltomierz V1), wówczas złącza:

kolektorowe CB i emiterowe BE są spolaryzowane w kierunku zaporowym. Odczytać
prąd I

CE0

(amperomierz A1). Wynik zapisać w tabeli 4.

UWAGA: Zakresy pomiarowe: woltomierz V1 → 20 V, amperomierz A1 → 200 µA.

4

Rys. 3 Schemat pomiarowy do wyznaczania prądu zerowego I

CE0

Tabela 4. Prąd zerowy I

CE0

I

CE0

[µA]

1.5.

Pomiar prądu zerowego I

CB0

Zmierzyć prąd zerowy I

CB0

przy rozwartym złączu BE w układzie jak na rys.4.

Napięcie zasilające należy przyłożyć pomiędzy kolektor a bazę tranzystora. Za
pomocą zasilacza DC2 ustawić napięcie wyjściowe U

CB

=20V (woltomierz V1),

wówczas złącze emiterowe CB jest spolaryzowane w kierunku zaporowym. Odczytać
prąd zerowy I

CB0

(amperomierz A1). Wynik zapisać w tabeli 5.

UWAGA: Zakresy pomiarowe: woltomierz V1 → 20 V, amperomierz A1 → 200 µA.

Rys.4. Schemat układu do pomiaru prądu zerowego I

CB0

Tabela 5. Prąd zerowy I

CB0

I

CB0

[µA]

2.

O

BLICZENIA WYBRANYCH PARAMETRÓW TRANZYSTORA W UKŁADZIE

WE

2.1.

Wzmocnienie prądowe – h

21e

5

Na podstawie charakterystyki wyjściowej I

C

= f(U

CE

)

(patrz rys. 5), korzystając z tab.

2 obliczyć wzmocnienie prądowe h

21e

ze wzoru

h

I

I

I

e

C

B

B

21

2

1

=

−

∆

przy U

CE

= const.

Obliczenia przeprowadzić przy różnych napięciach U

CE

i zapisać w tabeli 6.

Tabela 6. Wzmocnienie prądowe – h

21e

U

CE

[V]

0

0.05 0.1

.15

.2

.3

.4

.6

1

5

10

15

h

21e

[A/A]

0

2.2.

Konduktancja wyjściowa – h

22e

Na podstawie charakterystyki wyjściowej I

C

= f(U

CE

)

(patrz rys. 5), korzystając z tab.

2 obliczyć konduktancję wyjściową h

22e

ze wzoru

h

I

U

e

C

CE

22

=

∆

∆

'

przy I

B

= const.

Obliczenia przeprowadzić przy różnych prądach I

E

i zapisać w tabeli 7.

Tabela 7. Konduktancja wyjściowa – h

22e

I

B

[

µA]

10

20

30

h

22e

[mS]

I

C

U

CE

I

B1

I

B2

I

B3

I

B0

∆U

CE

∆I’

C

∆I

C

Rys.5. Sposób określania parametrów h

21e

oraz h

22e

2.3.

Zwarciowy współczynnik wzmocnienia prądowego dla prądu stałego – β

0

Na podstawie pomiarów z tabeli 3 (charakterystyka przejściowa) obliczyć współczynnik β

0

ze wzoru

(

)

.

0

0

const

U

przy

I

I

I

I

I

CE

B

C

B

CE

C

=

≈

−

−

=

β

6

Wyniki obliczeń zanotować w tabeli 8 i przedstawić na wykresie β

0

=f(I

B

)

.

Tabela 8. Wzmocnienie prądowe β

0

– WB

I

B

[

µA]

0

1

2

3

4

5

10

15

20

25

30

β

0

[A/A]

0

Sprawozdanie

I. Część formalna:

a) temat ćwiczenia laboratoryjnego,
b) skład zespołu laboratoryjnego,
c) data wykonania ćwiczenia.

II. Część pomiarowa:

a) schemat układu pomiarowego,
b) dane katalogowe badanego tranzystora,
c) wykaz przyrządów pomiarowych,
d) wyniki pomiarów zestawione w tabelach.

III. Część wynikowa:

a) obliczenia parametrów tranzystora w układzie WE:

o wzmocnienie prądowe h

21e

,

o konduktancja wyjściowa h

22e

,

o zwarciowy współczynnik wzmocnienia prądowego β

0

.

b) charakterystyki badanego tranzystora w układzie WE:

o

wejściowa I

B

= f(U

BE

)

,

o

wyjściowa I

C

= f(U

CE

)

,

o

przejściowa I

C

= f(I

B

),

o

wzmocnienia prądowego β

0

=f(I

B

)

.

c) prądy zerowe I

CB0

oraz I

CE0

,

d) oszacowanie dokładności stosowanych metod pomiarowych.

IV. Wnioski dotyczące:

o parametrów h

21e

, h

22e

, β

0

,

o charakterystyk wejściowej, wyjściowej, przejściowej i wzmocnienia

prądowego,

o prądów zerowych I

CB0

oraz I

CE0

,

o porównania wzmocnień prądowych h

21b

oraz β

0

.

V. Karta pomiarowa z podpisem prowadzącego

Wymagania

• symbole, oznaczenia i rodzaje tranzystorów bipolarnych,
• budowa i zasada działania tranzystora bipolarnego dryftowego,
• budowa i zasada działania tranzystora bipolarnego bezdryftowego,

7

• zakresy (stany) pracy tranzystora bipolarnego,
• punkt pracy i układy ustalania punktu pracy tranzystora bipolarnego,
• parametry charakterystyczne i graniczne tranzystora bipolarnego (definicje i

oznaczenia),

• prądy zerowe tranzystora bipolarnego,
• właściwości tranzystora bipolarnego w układzie wspólnej bazy WE,
• charakterystyki wyjściowe, wejściowe, przejściowe i zwrotne w układzie WE,
• wpływ temperatury na charakterystyki i parametry tranzystora bipolarnego,
• małosygnałowy układ zastępczy typu hybryd π tranzystora w układzie WE,
• parametry h macierzy hybrydowej tranzystora jako czwórnika w układzie WE,
• zastosowanie tranzystorów bipolarnych,
• układy pomiarowe do wyznaczania charakterystyk w ćwiczeniu TBWE,
• sposoby wyznaczania parametrów ćwiczeniu TBWE:

o

wzmocnienie prądowe – h

21e

;

o

konduktancja wyjściowa – h

22e

;

o

współczynnik wzmocnienia prądowego dla prądu stałego – β

0

;

• obliczanie rozpływu prądów i spadków napięć w tranzystorach.

Literatura

1. Marciniak W.: „Przyrządy półprzewodnikowe i układy scalone” (rozdz.5.8 - 5.10).

Warszawa, WNT 1987.

2. Rusek M., Pasierbiński J.: „Elementy i układy elektroniczne w pytaniach i

odpowiedziach” (rozdz. 4)

. Warszawa, WNT 1997.

3. Katalogi firmowe tranzystorów bipolarnych.