Wyznaczanie charakterystyk tranzystora

Andrzej Zieliński 24.03.1995 r.

Informatyka godz. 7:30 - 9:00

I Tabela pomiarów :

Tabela 1 : I_K = f (U_KE)

Lp.	IB [μA]	IK [mA]	UKE [V]	IB[μA]	IK [mA]	UKE [V]
1	100	6.8	0.21	200	15.6	0.21
2	100	7.1	0.71	200	16.1	0.71
3	100	7.2	1.34	200	16.3	1.36
4	100	7.3	2.01	200	16.5	2.05
5	100	7.4	3.03	200	16.8	3.02
6	100	7.5	4.06	200	17.0	4.04
7	100	7.6	5.05	200	17.2	5.05
8	100	7.7	6.03	200	17.4	6.02
9	100	7.8	7.03	200	17.7	7.05
10	100	7.9	8.03	200	17.8	8.14
11	100	8.0	9.69	200	18.0	9.14
12	100	8.1	11.08	200	18.2	10.08
13	100	8.2	12.07	200	18.4	11.08
14	100	8.3	13.33	200	18.6	12.42
15	100	8.4	15.05	200	19.1	15.08
16	100	8.5	16.42	200	19.3	16.42
17	100	8.6	17.53	200	19.6	18.21
18	100	8.7	18.42	200	20.0	20.00
19	100	8.8	20.00

Lp.	IB [μA]	IK [mA]	UKE [V]	IB[μA]	IK [mA]	UKE [V]
1	300	24.7	0.22	400	32.6	0.22
2	300	25.6	0.77	400	34.6	0.75
3	300	25.9	1.31	400	34.9	1.21
4	300	26.2	2.02	400	35.3	1.77
5	300	26.7	3.06	400	35.7	2.42
6	300	27.0	4.06	400	36.0	3.08
7	300	27.4	5.11	400	36.5	4.07
8	300	27.7	6.03	400	37.0	5.04
9	300	28.1	7.12	400	37.4	6.13
10	300	28.4	8.09	400	37.8	7.05
11	300	28.7	9.02	400	38.2	8.15
12	300	29.0	10.08	400	38.7	9.23
13	300	29.5	12.14	400	39.1	10.42
14	300	30.0	14.28	400	39.8	12.26
15	300	30.6	16.07	400	40.5	14.22
16	300	31.2	18.24	400	41.2	16.08
17	300	31.6	20.00	400	41.9	18.20
18				400	42.6	20.00

Tabela 2 : I_K = f (I_B)

Lp.	IB [μA]	IK [mA]	UKE [V]	IB [μA]	IK [mA]	UKE [V]
1	0	0	5.04	0	0	10.08
2	50	4.6	5.04	50	4.9	10.08
3	100	9.5	5.04	100	9.8	10.08
4	150	14.8	5.04	150	15.2	10.08
5	200	19.7	5.04	200	20.3	10.08
6	250	23.8	5.04	250	25.1	10.08
7	300	28.8	5.04	300	30.4	10.08
8	350	33.1	5.04	350	35.5	10.08
9	400	38.2	5.04	400	40.4	10.08
10	450	42.3	5.04	450	45.1	10.08
11	500	46.6	5.04	500	50.2	10.08

Tabela 3 : I_B = f (U_BE)

	UKE [V]	IB [μA]	UBE [V]	rWE [Ω]	UKE [V]	IB [μA]	UBE [V]	rWE [Ω]
1	5.05	0	0.0		10.15	0	0.0
2	5.05	50	0.5	9922	10.15	45	0.5	11033
3	5.05	90	1.0	11033	10.15	95	1.0	10448
4	5.05	145	1.5	10266	10.15	140	1.5	10636
5	5.05	180	2.0	11033	10.15	190	2.0	10448
6	5.05	259	2.5	9574	10.15	250	2.5	9922
7	5.05	290	3.0	10266	10.15	295	3.0	10091
8	5.05	350	3.5	9922	10.15	350	3.5	9922
9	5.05	400	4.0	9922	10.15	400	4.0	9922
10	5.05	480	4.5	9297	10.15	440	4.5	10149
11	5.05	540	5.0	9181	10.15	530	5.0	9355

II Opis ćwiczenia :

Zestaw użyty w tym ćwiczeniu składał się z tranzystora połączonego w układ o wspólnym emiterze, dwóch źródeł prądu stałego (zasilaczy) wyposażonych w potencjometry (P1 i P2), dwóch amperomierzy (I_B, I_K) i dwóch woltomierzy (U_KE, U_BE) podłączonych odpowiednio do bazy i kolektora dla pomiarów chatakterystyk przy różnych wartościach napięcia i natężenia.

Rys. schematyczny układu

Po podłączeniu całego układu przeprowadziliśmy trzy serie pomiarów :

Pierwsza seria dla zależności I_K = f (U_KE) dla czterech ustalonych wartości prądu bazy (I_B = 100, 200, 300, 400 μA), przy czym wartość napięcia U_KE zmienialiśmy w zakresie od 0 do 20 V.

Druga seria dla zależności I_K = f (I_B) dla dwóch ustalonych wartości napięcia U_KE (5, 10 V), natężenie prądu bazy zmienialiśmy w zakresie od 0 do 500 μA co 50 μA.

Trzecia seria dla zależności I_B = f (U_BE) dla dwóch ustalonych wartości U_KE (5, 10V) przy zmianach napięcia między bazą a emiterem U_BE od 0 do 5 V co 0.5 V.

III Obliczenia :

Obliczam współczynnik wzmocnienia prądu β dla układu WE:

gdzie :

ΔI_K - zmiana prądu kolektora

ΔI_B - zmiana prądu bazy

1.

2.

3.

4.

oraz współczynnik wzmocnienia prądowego α dla układu WB:

1.

2.

3.

4.

Obliczam opór wejściowy tranzystora r_WE :

Przy pomiarze U_BE od wskazań woltomierza należy odjąć spadek napięcia na mikroamperomierzu μA :

gdzie :

U_V to wskazanie woltomierza

I_B - wskazanie mikroamperomierza

R_μA - opór mikroamperomierza = 78 Ω

Przykładowe obliczenia:

1.

Wyniki wszystkich obliczeń wpisałem do tabeli 3, średnia wartość r_WE wszystkich obliczeń wynosi

IV Obliczenia i dyskusja błędów :

Błąd względny woltomierza ΔU_KE = 0.5 %

Błąd względny amperomierza ΔI_K = 1 %

Błąd bezwzględny woltomierza ΔU_BE :

Błąd bezwzględny mikroamperomierza ΔI_B :

Obliczenia błędów dla zależności I_K = f (U_KE) - tabela 1 - błędy bezwzględne:

	100 μA		200 μA		300 μA		400 μA
Lp.	ΔIK	ΔUKE	ΔIK	ΔUKE	ΔIK	ΔUKE	ΔIK	ΔUKE
1	0.07	0.001	0.16	0.001	0.25	0.001	0.33	0.001
2	0.07	0.003	0.16	0.003	0.25	0.003	0.35	0.003
3	0.07	0.007	0.16	0.007	0.26	0.007	0.35	0.007
4	0.07	0.01	0.16	0.01	0.26	0.01	0.35	0.009
5	0.07	0.01	0.17	0.01	0.27	0.01	0.36	0.01
6	0.07	0.02	0.17	0.02	0.27	0.02	0.36	0.02
7	0.08	0.03	0.17	0.03	0.27	0.03	0.36	0.02
8	0.08	0.03	0.17	0.03	0.28	0.03	0.37	0.03
9	0.08	0.03	0.18	0.03	0.28	0.04	0.37	0.03
10	0.08	0.04	0.18	0.04	0.28	0.04	0.38	0.04
11	0.08	0.05	0.18	0.05	0.28	0.04	0.38	0.04
12	0.08	0.05	0.18	0.06	0.29	0.05	0.39	0.05
13	0.08	0.06	0.18	0.06	0.29	0.06	0.39	0.05
14	0.08	0.07	0.19	0.08	0.3	0.07	0.4	0.06
15	0.08	0.07	0.19	0.08	0.31	0.08	0.4	0.07
16	0.08	0.08	0.19	0.09	0.31	0.09	0.41	0.08
17	0.09	0.09	0.2	0.1	0.32	0.1	0.42	0.09
18	0.09	0.09					0.42	0.1
19	0.09	0.1

Obliczenia błędów dla I _K = f (I_B)

IBE [V]	ΔIK dla UKE = 5 V	ΔIK dla UKE = 10 V
0.5	0.05	0.05
1.0	0.09	0.1
1.5	0.1	0.1
2.0	0.2	0.2
2.5	0.2	0.3
3.0	0.3	0.3
3.5	0.3	0.3
4.0	0.4	0.4
4.5	0.4	0.4
5.0	0.5	0.5

V Wnioski :

Z zależności I_K = f (U_KE) przy I_B = const widać, że w przedziale napięcia

U_KE = 0 - 1.5 V następuje duży skok natężenia prądu I_K . Dla wartości napięcia U_KE większych od 1.5 V przyrost natężenia prądu I_K jest już stosunkowo mały.

Z pomiarów dla różnych, ustalonych wartości I_B (100, 200, 300 i 400 μA) widać, że wartość natężenia prądu kolektora I_K jest zależna od natężenia prądu bazy I_B.

Zależność I_K = f (I_B) przy ustalonej wartości U_KE (U_KE = const) jest liniowa.

Przyjmując różną wartość napięcia U_KE powodujemy zmianę nachylenia prostej charakteryzującej tą zależność.

Z trzeciej sprawdzanej zależności I_B = f (U_BE) wynika, że dla każdej przyjętej wartości napięcia U_KE (5, 10 V) wartość natężenia I_K, oraz I_B jest taka sama dla odpowiednich napięć U_BE. Również przebieg tej zależności jest liniowy.

Przy wykonywaniu ostatniej serii pomiarów należało uwzględnić spadek napięcia na mikroamperomierzu μA.

---