7. TRANZYSTOR JEDNOZŁĄCZOWY
7.1. Budowa i charakterystyki u=u(i)
Tranzystor jednozłączowy - a właściwie: dioda złączowa z podwójną bazą - jest najprostszym, sterowalnym przyrządem półprzewodnikowym. To jedno złącze jest reprezentowane przez diodę na schemacie zastępczym tranzystora - rys.7.1. Rezystancja między elektrodami obu baz jest równa sumie rezystancji pomiędzy emiterem a każdą z baz
rBB=rB1+rB2 (7.1)
Gdy IE=0, to ta rezystancja, określana między- bazową, wynosi od 5 do 9 kW. Podczas pracy tranzystora złącze emiterowe polaryzowane jest w kierunku przewodzenia, natomiast obie bazy tworzą dzielnik napięciowy z nieoznaczonym węzłem wewnętrznym - rys.7.2. Wartość rB1 zależy od prądu emitera; ilości wstrzykiwanych dziur do obszaru wewnętrznego, maleje ze wzrostem tego prądu. Jednakże prąd ten pojawi się dopiero po przekroczeniu potencjału dyfu-zyjnego złącza ψo przez zewnętrzne napięcie na elektrodzie emitera UEB1. Spadek napięcia na rezystancji rB1 wynosi
(7.2)
W ten sposób definujemy wewnętrzny współczynnik blokowania tranzystora
(7.3)
określany dla granicznego prądu IB=0. Zatem wewnętrzne napięcie na B1 wynosi
(7.4)
Jak długo napięcie na emiterze uEB1 jest mniejsze niż suma napięć prąd emitera praktycznie nie płynie. Przy napięciu szczytowym na emiterze
(7.5)
złącze p-n zostaje spolaryzowane przepustowo i następuje szybki przyrost prądu emiterowego - rys.7.3. Na emiterowej charakterystyce prądowo-napięciowej tranzystora jednozłączowego w kształcie litery S widzimy trzy zakresy prądowe: odcięcia, ujemnej rezystancji i nasycenia napięciowego. Zakresy te rozgranicza prąd szczytowy IP i prąd doliny IV. Prąd IR jest prądem odcięcia złącza. Te niezwykłe tranzystory znajdują zastosowanie w konstrukcji oscylatorów relaksa- cyjnych o małych częstotliwościach drgań, bo już od 1 Hz do kilkuset Hz.
7.2. Przebieg ćwiczenia
Wyznaczenie charakterystyki emiterowej iE=iE(uE)
Charakterystykę iE=iE(uE) wyznaczamy z punktów pomiarowych zebranych w układzie sporządzonym według rys.7.4. Napięcie mierzymy w obwodzie E-B1 regulując napięciem zasilacza UEE. Pomiary dokonujemy dla kilku wartości UBB regulując potencjometrem P1.
Podczas zdejmowania pomiarów zauważyć i zarejestrować w miarę dokładnie na charakterystyce punkty szczytu i doliny. Wartość UV rejestrujemy tuż po gwałtownym spadku prądu emitera w nieuchwytnym zakresie rezystancji ujemnej.
Aby przeprowadzić pomiary w zakresie rezystancji ujemnej należy zbudować układ na bazie modułu TM2RT według rys.7.5.
Dla kilku wartości prądu, który obliczamy z zależności
(7.6)
odczytujemy na woltomierzu V1 napięcie uEB1. Na podstawie pomiarów można wyliczyć rezystancję dynamiczną
(7.7)
7.2.2. Generator relaksacyjny z wykorzystaniem tranzystora jednozłączowego
Prosty generator relaksacyjny montujemy na module pomiarowym TM1 według rys.7.6. Generator działa w ten sposób, że kondensator C1 ładowany jest przez R1, aż do osiągnięcia napięcia UB0, przy którym włącza się tranzystor przechodząc w stan przewodzenia i rozładowuje kondensator przez rB1. Gdy napięcie na emiterze osiągnie określoną wartość UE, to emiter przestaje przewodzić i tranzystor wraca do stanu blokowania - i cykl się powtarza. Okres relaksacji generatora wynosi
(7.8)
Dla typowej wartości η=0.63 powyższą zależność można uprościć do postaci
T=R1C1 (7.9)
Przebiegi napięć na kondensatorze C1 oraz na rezystancji rB1 należy przeszkicować z ekranu oscyloskopu oraz obliczyć ich okres i porównać z wartością obliczoną według (7.9). Na podstawie przebiegu napięcia na kondensatorze wyznaczamy wartości UB0 oraz UV.