POLITECHNIKA BIAŁOSTOCKA
WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY
___________________________________________________________
Laboratorium Miernictwa Elektrycznego
Charakterystyki statyczne tranzystora
Instrukcja do
ć
wiczenia
Nr 2
___________________________________________________
Białystok 1998
Ć
wicz. Nr 2 Charakterystyki statyczne tranzystora
2
1. Wprowadzenie
wiczenie ma na celu nauczenie studentów techniki zdejmowania
charakte- rystyk metod
ą
„punkt po punkcie” oraz graficznego
przedstawiania tych charakterystyk. Jest tak
ż
e dla nich okazj
ą
do
poznania podstawowych wła
ś
ciwo
ś
ci tranzystora bipolarnego.
2. Przebieg
ć
wiczenia
2.1. Zdejmowanie charakterystyk I
C
= f(U
CE
) dla
ró
ż
nych pr
ą
dów bazy
Na wst
ę
pie nale
ż
y poł
ą
czy
ć
układ przedstawiony na rysunku 1.
B
I
C
I
B
V
1
V
2
mA
1
mA
1
U
Z1
U
Z2
U
CE
U
BE
E
C
R
C
R
B
+
+
ZS2
ZS1
Rys.1. Schemat układu pomiarowego
ZS
1
- zasilacz stabilizowany z wbudowanym woltomierzem
ZS
2
- zasilacz stabilizowany o pr
ą
dzie maksymalnym 2,5 A
V
1
, V
2
- woltomierze cyfrowe dowolnego typu
mA
1
, mA
2
-miliamperomierze magnetoelektryczne typu LM-3
R
B
,R
C
- oporniki 6-cio dekadowe
T - badany tranzystor typu n-p-n
Ć
Ć
wicz. Nr 2 Charakterystyki statyczne tranzystora
3
Kolejno
ść
czynno
ś
ci
1. Nastaw R
C
= 5
Ω
(5x1
Ω
)
2. Nastaw R
B
= 99 999
Ω
3. Nastaw zakresy pomiarowe woltomierzy: U
n
1
= U
n
2
= 1V (tryb DC)
4. Nastaw zakresy pomiarowe I
n
1
, I
n
2
miliamperomierzy takie, jakie podano przy
odpowiednich tablicach (Tablice 1 - 4)
5. Ustaw pokr
ę
tła regulatorów napi
ę
cia obu zasilaczy w pozycji zerowej
6. Wł
ą
cz napi
ę
cia zasilaj
ą
ce zasilaczy i woltomierzy cyfrowych
7. Nastaw napi
ę
cie wyj
ś
ciowe zasilacza ZS
1
równe U
Z1
= 5V, kieruj
ą
c si
ę
wskazaniami wbudowanego do
ń
woltomierza
8. Zmniejszaj stopniowo rezystancj
ę
R
B
, a
ż
do uzyskania pr
ą
du I
B
podanego w
stosownej Tablicy
9. Zwi
ę
kszaj stopniowo napi
ę
cie U
Z2
, obserwuj
ą
c wskazanie miliamperomierza
mA
2
, dla pr
ą
dów I
C
wskazanych w Tablicy notuj warto
ś
ci napi
ę
cia U
CE
wskazywane przez woltomierz V
2
. W dalszej cz
ęś
ci charakterystyki nastawiaj
dla odmiany podane w Tablicy warto
ś
ci napi
ę
cia U
CE
i notuj warto
ś
ci pr
ą
du
I
C
.
Uwaga: Przy ka
ż
dym punkcie pomiaru nale
ż
y sprawdza
ć
nastawion
ą
na
pocz
ą
tku warto
ś ć
pr
ą
du bazy I
B
i w razie konieczno
ś
ci regulowa
ć
j
ą
opornikiem R
B
Tablica 1
I
B
=1 mA Zakresy pomiarowe: I
n
1
= 3 mA I
n
2
= 150 mA
I
C
mA 20 40 60 80 100 120
U
CE
V
0,4 0,6 0,8 1,0
Tablica 2
I
B
=2 mA Zakresy pomiarowe: I
n
1
= 3 mA I
n
2
= 300 mA
I
C
mA 50 100 150 200 250
U
CE
V
0,4 0,6 0,8 0,9 1,0
Tablica 3
I
B
=3 mA Zakresy pomiarowe: I
n
1
= 3 mA I
n
2
= 750 mA
I
C
mA 100 150 200 250 300 350
U
CE
V
0,3 0,4 0,8 1,0
Ć
wicz. Nr 2 Charakterystyki statyczne tranzystora
4
Tablica 4
I
B
=4 mA Zakresy pomiarowe: I
n
1
= 7,5 mA I
n
2
= 750 mA
I
C
mA 100 200 300 400 500
U
CE
V
0,4 0,6 0,8 0,9 1,0
W sprawozdaniu nale
ż
y wykre
ś
li
ć
na papierze milimetrowym 4 charak-
terystyki I
C
= f(U
CE
) we wspólnym układzie współrz
ę
dnych prostok
ą
tnych.
Zaleca si
ę
zastosowanie nast
ę
puj
ą
cych współczynników skal: 1 cm
∼
100 mA
oraz 1 cm
∼
0,1 V.
2.2. Badanie tranzystora jako
ź
ródła pr
ą
dowego
Pomiary nale
ż
y przeprowadzi
ć
w tym samym co poprzednio układzie
z rysunku 1.
Kolejno
ś ć
czynno
ś
ci
1. Nastaw nast
ę
puj
ą
ce zakresy pomiarowe: U
n1
=1V, U
n2
=10V, I
n1
=3mA,
I
n2
=150 mA
2. Nastaw rezystancje: R
B
= 99 999
Ω
, R
C
= 0
Ω
3. Wł
ą
cz napi
ę
cie sieciowe obydwu zasilaczy i nastaw: U
Z1
= 5V, U
Z2
= 1 V
4. Zmniejszaj
ą
c stopniowo rezystancj
ę
R
B
, nastaw pr
ą
d bazy I
B
=1 mA
5. Regulatorem zasilacza ZS
2
nastaw U
Z2
=2 V
6. Sprawd
ź
teraz, czy pr
ą
d bazy ma warto
ść
1 mA i ewentualnie skoryguj ten
pr
ą
d
7. Zmieniaj
ą
c rezystancj
ę
R
C
w przedziale od 0
Ω
do 10
Ω
, notuj w Tablicy 5
warto
ś
ci I
C
, U
CE
Tablica 5
I
B
= 1 mA
R
C
Ω
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10
I
C
mA
U
CE
V
W sprawozdaniu nale
ż
y:
1. Wykre
ś
li
ć
we wspólnym układzie współrz
ę
dnych charakterystyki: I
C
=f(R
C
);
U
CE
=f(R
C
). Zaleca si
ę
przyj
ę
cie nast
ę
puj
ą
cych współczynników skal: 1cm
∼
0,1
Ω
; 1cm
∼
0,2 V; 1cm
∼
20 mA.
Ć
wicz. Nr 2 Charakterystyki statyczne tranzystora
5
2. Obja
ś
nij zmienno
ść
napi
ę
cia U
CE
w powi
ą
zaniu z przebiegiem pr
ą
du I
C
przy
zmianach rezystancji R
C
, pami
ę
taj
ą
c,
ż
e napi
ę
cie wyj
ś
ciowe U
Z2
zasilacza
zachowywało stał
ą
warto
ść
.
3. Wyja
ś
nij dlaczego i w jakim zakresie tranzystor mo
ż
e pracowa
ć
jako
ź
ródło
pr
ą
dowe.
2.3. Zdejmowanie charakterystyk I
C
= f(I
B
) dla ustalonych
napi
ęć
U
CE
Pomiary nale
ż
y wykona
ć
w układzie z rysunku 1.
Kolejno
ś ć
czynno
ś
ci
1. Nastaw zakresy: U
n
1
= 1 V; U
n
2
= 10 V;
I
n
1
= 30 mA; I
n
2
= 3000 mA
2. Nastaw: U
Z1
= 5 V; U
CE
= 1V;
R
B
= 99 999
Ω
; R
C
= 1
Ω
; (10 x 0,1
Ω
Ω
Ω
Ω
!)
3. Reguluj
ą
c rezystancj
ę
R
B
, nastawiaj warto
ś
ci pr
ą
du I
B
podane w Tablicy 6,
notuj warto
ś
ci pr
ą
du I
C
. Utrzymuj stał
ą
warto
ść
napi
ę
cia U
CE
=1 V
Tablica 6
U
CE
=1 V; R
C
= 1
Ω
Ω
Ω
Ω
(10 x 0,1
Ω
Ω
Ω
Ω
!)
I
B
mA 0
2
4
6
8 10 12 14 16 18 20
I
C
mA
h
21E
-
-
Powtórz pomiary dla U
CE
=5 V, notuj
ą
c wyniki w Tablicy 7
Tablica 7
U
CE
= 5 V; R
C
= 1
Ω
Ω
Ω
Ω
(10 x 0,1
Ω
Ω
Ω
Ω
!)
I
B
mA
0
2
4
6
8
10
12
14
I
C
mA
h
21E
-
Ć
wicz. Nr 2 Charakterystyki statyczne tranzystora
6
W sprawozdaniu nale
ż
y:
1. Obliczy
ć
współczynniki wzmocnienia pr
ą
dowego h
21E
według wzoru:
h
I
I
E
C
B
21
=
∆
∆
2. Wykre
ś
li
ć
we wspólnym układzie współrz
ę
dnych prostok
ą
tnych charakte-
rystyki I
C
=f(I
B
). Zaleca si
ę
przyj
ę
cie nast
ę
puj
ą
cych współczynników skal: 1cm
∼
200 mA (o
ś
Y) oraz 1cm
∼
2 mA (o
ś
X)
3. Pytania i zagadnienia teoretyczne
1. Narysuj i obja
ś
nij symbole tranzystorów typu p-n-p oraz n-p-n
2. Narysuj układy tranzystorów: a) ze wspólna baz
ą
, b) ze wspólnym emiterem,
c) ze wspólnym kolektorem
3. Narysuj rodzin
ę
charakterystyk I
C
=f(U
CE
) dla I
B
= const.
4. Obja
ś
nij na podstawie powy
ż
szych charakterystyk zakresy pracy tranzystora:
a) zakres aktywny, b) zakres nasycenia, c) zakres zatkania
5. W jaki sposób mo
ż
na przeprowadzi
ć
tranzystor ze stanu zatkania w stan
nasycenia?
6. W jakich warunkach tranzystor pełni rol
ę
ź
ródła pr
ą
dowego?
7. Co nale
ż
y zmieni
ć
w układzie z rysunku 1, aby mo
ż
na było bada
ć
w nim
tranzystor typu p-n-p?
4. Literatura
1. Antoniewicz J. Elektronika, podstawy fizyczne, elementy, układy WNT,
Warszawa, 1979
2. Goł
ę
biowski K. Elektronika dla elektryków Skrypt Politechniki Białostockiej,
Białystok 1993
3. Jaczewski J. i inni Podstawy elektroniki i energoelektroniki WNT, Warszawa
1981
4. Lipi
ń
ski E. Podstawy elektroniki dla elektryków WNT, Warszawa 1975,
5. Rosi
ń
ski W. Zasady działania tranzystorów WNT, Warszawa 1977
6. Rusek M. i inni Elementy i układy elektroniczne w pytaniach WNT,
Warszawa, 1991