ĆWICZENIE LABORATORYJNE

TEMAT: Wyznaczanie parametrów diod i tranzystorów

1. WPROWADZENIE
Przedmiotem ćwiczenia jest zapoznanie się z budową i zasadą działania podstawowych
rodzajów diod półprzewodnikowych i tranzystora bipolarnego. Ćwiczenie pozwala zapoznać
się z parametrami i charakterystykami następujących diod:

−

diody krzemowej i germanowej;

−

diody Zenera.

2. ZAGADNIENIA TEORETYCZNE
W celu przygotowania się do ćwiczenia należy przestudiować zagadnienia z następujących
pozycji literaturowych:
1. Jeżykowski R., Kawałkiewicz P., Majewski J. – „Układy elektroniczne” WAT 1984, S-

45925 str. 10-78.

2. Lurch E. N. – „Podstawy techniki elektronicznej” Wyd. III, PWN 1976, Syg. 39259, str.

41-47, 53-55 i 63-81.

3. Watson J. - „Elektronika” WKiŁ 1999, Syg. 55914, str. 96-127.
4. Tietze U., Schenk Ch., - „Układy półprzewodnikowe” Wyd. III, WNT 1996, Syg. 53555,

str. 40-55, 125-129.

5. Horowitz P., Hill W., - „Sztuka elektroniki” cz. 1, Wyd. IV, WKiŁ 1997, Syg. 55051, str.

55-65, 72-73 i 124-132.

3. PRZYKŁADOWE PYTANIA KONTROLNE

1. Narysować schemat układu do pomiaru charakterystyki prądowo-napięciowej diody.

2. Narysować charakterystykę prądowo-napięciową diody prostowniczej krzemowej i

germanowej.

3. Narysować charakterystykę prądowo-napięciową diody Zenera.
4. Omówić parametry charakterystyczne i graniczne diody Zenera.
5. Omówić zasadę działania tranzystora bipolarnego.
6. Wymienić parametry charakterystyczne i graniczne tranzystora bipolarnego.
7. Narysować charakterystyki tranzystora bipolarnego.
8. Narysować symbol tranzystora bipolarnego oraz nazwać poszczególne elektrody.
9. Określić polaryzację złącz w tranzystorze bipolarnym npn i pnp.

Uwaga!
Zauważone błędy lub inne uwagi dotyczące instrukcji i ćwiczenia proszę kierować do
Wojciecha Pary tel. [phone] lub [e-mail]

4. PRZEBIEG ĆWICZENIA

4.1. Pomiar charakterystyki prądowo-napięciowej diody krzemowej w kierunku

przewodzenia

A. Warunki pomiarów

- wykorzystując moduł pomiarowy KL-23001 blok a, połączyć schemat pomiarowy zgodnie

ze schematem przedstawionym na rys. 1.

A

V

R

1

2

k

Ω

VR

2

1 0

k

Ω

CR

1

1 Ν 4 1 4 8

12V

+

-

Rys. 1. Schemat pomiarowy do badania diody w kierunku przewodzenia

B. Pomiar charakterystyki prądowo-napięciowej

- zmieniając napięcie U

F

potencjometrem VR2 tak aby nie przekroczyć wartości granicznej

prądu, zmierzyć wartość natężenia prądu I

F

i napięcia U

F

, wyniki zanotować w tabeli 1.

Tabela 1

U

F

[V]

I

F

[mA]

C. Zadanie
- wykreślić charakterystykę prądowo-napięciową diody I=f(U).

4.2. Pomiar charakterystyki prądowo-napięciowej diody krzemowej w kierunku

zaporowym

A. Warunki pomiarów

- wykorzystując moduł pomiarowy KL-23001 blok a, połączyć schemat pomiarowy zgodnie

ze schematem przedstawionym na rys. 2.

A

V

R

1

2

k

Ω

VR

2

1 0

k

Ω

CR

1

1 Ν 4 1 4 8

12V

+

-

Rys. 2. Schemat pomiarowy do badania diody w kierunku zaporowym

B. Pomiar charakterystyki prądowo-napięciowej
- zmieniając napięcie U

R

potencjometrem VR2 tak aby nie przekroczyć wartości granicznej

napięcia wstecznego zmierzyć wartość natężenia prądu I

R

i napięcia U

R

, wyniki zanotować w

tabeli 2.

Tabela 2

U

R

[V]

I

R

[mA]

C. Zadanie
- wykreślić charakterystykę prądowo-napięciową diody I=f(U).

4.3. Pomiar charakterystyki prądowo-napięciowej diody germanowej w kierunku

przewodzenia

A. Warunki pomiarów
- wykorzystując moduł pomiarowy KL-23001 blok a, połączyć schemat pomiarowy zgodnie

ze schematem przedstawionym na rys. 3.

A

V

R

1

2

k

Ω

VR

2

1 0

k

Ω

CR

2

1 Ν 6 0

12V

+

-

Rys. 3. Schemat pomiarowy do badania diody germanowej w kierunku przewodzenia

B. Pomiar charakterystyki prądowo-napięciowej
- zmieniając napięcie U

F

potencjometrem VR2 tak aby nie przekroczyć wartości granicznej

prądu, zmierzyć wartość natężenia prądu I

F

i napięcia U

F

,wyniki zanotować w tabeli 3.

Tabela 3

U

F

[V]

I

F

[mA]

C. Zadanie
- wykreślić charakterystykę prądowo-napięciową diody I=f(U).

4.4. Pomiar charakterystyki prądowo-napięciowej diody germanowej w kierunku

zaporowym

A. Warunki pomiarów

- wykorzystując moduł pomiarowy KL-23001 blok a, połączyć schemat pomiarowy zgodnie

ze schematem przedstawionym na rys. 4.

A

V

R

1

2

k

Ω

VR

2

1 0

k

Ω

CR

2

1 Ν 6 0

12V

+

-

Rys. 4. Schemat pomiarowy do badania diody germanowej w kierunku zaporowym

B. Pomiar charakterystyki prądowo-napięciowej

- zmieniając napięcie U

R

potencjometrem VR2 tak aby nie przekroczyć wartości granicznej

napięcia wstecznego zmierzyć wartość natężenia prądu I

R

i napięcia U

R

, wyniki zanotować

w tabeli 4.

Tabela 4

U

R

[V]

I

R

[mA]

C. Zadanie

–

wykreślić charakterystykę prądowo-napięciową diody I=f(U).

4.5. Pomiar charakterystyki prądowo-napięciowej diody Zenera w kierunku
przewodzenia
A. Warunki pomiarów
- wykorzystując moduł pomiarowy KL-23001 blok a, połączyć schemat pomiarowy zgodnie

ze schematem przedstawionym na rys. 5.

A

V

R

1

2

k

Ω

VR

2

1 0

k

Ω

CR

3

12V

+

-

Rys. 5. Schemat pomiarowy do badania diody Zenera w kierunku przewodzenia

B. Pomiar charakterystyki prądowo-napięciowej

- zmieniając napięcie U

F

potencjometrem VR2 tak aby nie przekroczyć wartości granicznej

prądu, zmierzyć wartość natężenia prądu I

F

i napięcia U

F

, wyniki zanotować w tabeli 5.

Tabela 5

U

F

[V]

I

F

[mA]

C. Zadanie
- wykreślić charakterystykę prądowo-napięciową diody I=f(U).

4.6. Pomiar charakterystyki prądowo-napięciowej diody Zenera w kierunku zaporowym
A. Warunki pomiarów

- wykorzystując moduł pomiarowy KL-23001 blok a, połączyć schemat pomiarowy zgodnie

ze schematem przedstawionym na rys. 6.

A

V

R

1

2

k

Ω

VR

2

1 0

k

Ω

CR

3

12V

+

-

Rys. 6. Schemat pomiarowy do badania diody Zenera w kierunku zaporowym

B. Pomiar charakterystyki prądowo-napięciowej
- zmieniając napięcie U

R

potencjometrem VR2 tak aby nie przekroczyć wartości granicznej

napięcia wstecznego zmierzyć wartość natężenia prądu I

R

i napięcia U

R

, wyniki zanotować

w tabeli 6.

Tabela 6

U

R

[V]

I

R

[mA]

C. Zadanie
- wykreślić charakterystykę prądowo-napięciową diody I=f(U);
- określić napięcie zenera dla diody.

4.7. Pomiary natężeń prądu w tranzystorze bipolarnym pnp
A. Warunki pomiarów
- wykorzystując moduł pomiarowy KL-23002, blok a połączyć schemat pomiarowy zgodnie

ze schematem przedstawionym na rys. 7.

R1

47k

Ω

Q1

12V

+

-

VR2

10

k

Ω

A

A

A

R2

1k

Ω

Rys. 7. Schemat układu do pomiaru I

B

, I

C

i I

E

B. Pomiar prądów w tranzystorze
- regulując potencjometrem VR2 ustawić wartość I

C

=3mA;

- odczytać i zanotować w tabeli 7 wartości I

B

i I

E

;

- regulując potencjometrem VR2 doprowadzić do nasycenia tranzystora;
- odczytać i zanotować w tabeli 7 wartości I

B

, I

E

oraz I

csat

.

Tabela 7

I

C

I

B

I

E

β

3 mA

I

Csat

=……….

C. Zadanie

–

obliczyć współczynnik wzmocnienia prądowego

B

C

I

I

=

β

.

4.8. Pomiar natężeń prądu w tranzystorze bipolarnym npn
A. Warunki pomiarów

- wykorzystując moduł pomiarowy KL-23002, blok a połączyć schemat pomiarowy zgodnie

ze schematem przedstawionym na rys. 8.

R1

47k

Ω

Q2

12V

+

-

VR2

1 0

k

Ω

A

A

A

R3

1k

Ω

Rys. 8. Schemat układu do pomiaru I

B

, I

C

i I

E

B. Pomiar prądów w tranzystorze
- regulując potencjometrem VR2 ustawić wartość I

C

=3mA;

- odczytać i zanotować w tabeli 8 wartości I

B

i I

E

;

- regulując potencjometrem VR2 doprowadzić do nasycenia tranzystora;
- odczytać i zanotować w tabeli 8 wartości I

B

, I

E

oraz I

csat

.

Tabela 8

I

C

I

B

I

E

β

3 mA

I

Csat

=……….

C. Zadanie

- obliczyć współczynnik wzmocnienia prądowego

B

C

I

I

=

β

.

4.9. Pomiar charakterystyki I

C

=f(U

CE

)

A. Warunki pomiarów
- wykorzystując moduł pomiarowy KL-23002, blok a połączyć schemat pomiarowy zgodnie

ze schematem przedstawionym na rys. 9.

R1

47k

Ω

Q2

12V

+

-

VR2

1 0

k

Ω

A

V

R4

100

Ω

A

VR1

1

k

Ω

Rys. 9. Schemat układu do pomiaru charakterystyki I

C

= (U

CE

)

B. Pomiar charakterystyki wyjściowej
- regulując potencjometrem VR2 ustawić wartość I

B

=0

µ

A;

- ustawiając kolejno potencjometrem VR1 wartości U

CE

= 0,1V → 0,3V → 0,5V → 0,7V →

1,0V → 2,0V → 3,0V → 5,0V odczytywać wartośći I

C

;

- wyniki zanotować w tabeli 9;
- czynności powtórzyć dla I

B

=10

µ

A → 20

µ

A → 30

µ

A → 40

µ

A → 50

µ

A → 60

µ

A;

- wyniki zanotować w tabeli 9;

Tabela 9

I

B

=0

µ

A

U

CE

[V]

0,1

0,3

0,5

0,7

1,0

2,0

3,0

5,0

I

C

[mA]

I

B

=10

µ

A

U

CE

[V]

0,1

0,3

0,5

0,7

1,0

2,0

3,0

5,0

I

C

[mA]

I

B

=20

µ

A

U

CE

[V]

0,1

0,3

0,5

0,7

1,0

2,0

3,0

5,0

I

C

[mA]

I

B

=30

µ

A

U

CE

[V]

0,1

0,3

0,5

0,7

1,0

2,0

3,0

5,0

I

C

[mA]

I

B

=40

µ

A

U

CE

[V]

0,1

0,3

0,5

0,7

1,0

2,0

3,0

5,0

I

C

[mA]

I

B

=50

µ

A

U

CE

[V]

0,1

0,3

0,5

0,7

1,0

2,0

3,0

5,0

I

C

[mA]

I

B

=60

µ

A

U

CE

[V]

0,1

0,3

0,5

0,7

1,0

2,0

3,0

5,0

I

C

[mA]

C. Zadanie
- sporządzić wykres zależności I

C

= (U

CE

).

5. OPRACOWANIE SPRAWOZDANIA
Sprawozdanie powinno zawierać:
- krótki opis ćwiczenia;
- schematy ideowe układów pomiarowych;
- wyniki pomiarów;
- zdjęte oscylogramy i sporządzone wykresy;
- protokół pomiarowy podpisany przez prowadzącego ćwiczenie;
- przykładowe obliczenia;
- wnioski.