Sprawozdanie z laboratorium Elektroniki w Wydziale Informatyki ZUT
Temat ćwiczenia:	Badanie tranzystorów jako elementów przełączających.
Sprawozdanie wykonał: Daroń Krzysztof	Zespół: 5	Rok: I	Semestr: I	Grupa: IZ-11
Data:	Ocena:	Podpis prowadzącego:

SPIS TREŚCI

1. Opis ćwiczenia

Badanie tranzystorów jako elementów przełączających

Tranzystor bipolarny.

1. Sprawdzić tranzystor bipolarny za pomocą omomierza wykorzystując jego schemat diodowy.

2. Sprawdzić wzmocnienie tranzystora BIP za pomocą testera wbudowanego do przyrządu cyfrowego.

3. Zmierzyć prądy zerowe tranzystora BIP, I_CEO, I_CBO.

4. Pomierzyć rezystancje tranzystora BIP pracującego jako klucz, dla stanu włączenia i wyłączenia w konfiguracji WE.

Tranzystor unipolarny.

1. Pomierzyć rezystancję tranzystora UNI pracującego jako klucz dla stanu przewodzenia i nie przewodzenia prądu.

2. Spis przyrządów

• Zestaw laboratoryjny IDL-600 ANALOG LAB S/N: 010760

• Uniwersalny miernik cyfrowy DM830D DF:0840198

• Zasilacz do zestawu Model No: DE-60-24 (bez numeru)

3. Schematy połączeń

1. Pomiar prądów zerowych I_CE0

2. Pomiar prądów zerowych I_CB0

3. Pomiar I_C = F(U_CE); R_CE = F(I_C); h_21E = β = F(I_C)

4. Tabele z wynikami pomiarów

1. Tabela z wynikami pomiarów do pierwszego schematu:

2. Tabela z wynikami pomiarów do drugiego schematu:

3. Tabela z wynikami pomiarów do trzeciego schematu:

5. Zestawienie, opis, interpretacja wyników

1. W pierwszym badanym układzie sprawdzaliśmy prąd zerowy kolektor-emiter, prąd ten rośnie równomiernie wraz ze wzrostem napięcia na wejściu. Zależność pomiędzy tymi dwoma wartościami jest zależnością liniową. Na przyrost napięcia o 2V przypada wzrost prądu zerowego kolektor-emiter o wartość około 4,7 μA.

2. W drugim badanym układzie sprawdzaliśmy prąd zerowy kolektor-baza, prąd ten rośnie w niewielkim stopniu w zakresie 0-4V, a następnie zachowuje stałą wartość. W zakresie pierwszych pomiarów wzrost ten wynosi średnio 0,5 μA na przyrost napięcia o 2V.

3. W trzecim badanym układzie sprawdzaliśmy zależność prądu kolektora w funkcji napięcia kolektor-emiter, rezystancję kolektor-emiter w funkcji prądu kolektora oraz wartość współczynnika wzmocnienia prądowego h_21E (β).

Wraz ze wzrostem napięcia kolektor-emiter rośnie wartość prądu kolektora, zależność ta jest zależnością liniową, na przyrost napięcia o 2V przypada przyrost prądu o około 0,909mA.

Rezystancją kolektor-emiter maleje wraz ze wzrostem wartości prądu kolektora, zależność ta jest zależnością nieliniową.

Wartość współczynnika wzmocnienia prądowego maleje nieliniowo wraz ze wzrostem prądu kolektora.

Obliczenia dla układu trzeciego:

Wzory, z których korzystamy:

Przykładowe obliczenia:

6. Analiza metrologiczna wyników

Podczas wykonywania pomiarów mogły pojawić się błędy. Mogą one wynikać z rodzaju i jakości użytych przyrządów pomiarowych. W badaniach używane były mierniki analogowe, na których odczyt jest dość utrudniony, ich dokładność jest też dość niska. Do mierzenia napięcia był również używany miernik cyfrowy, którego niepewność systematyczna jest dość mała. Dokładności przyrządów zostały przedstawione w tabeli poniżej.

Przyrząd	Dokładność
Woltomierz analogowy	ΔU = ±1V
Amperomierz analogowy	ΔI = ±2μA
Woltomierz cyfrowy, zakres Mv	ΔU = ±0,1mV
Woltomierz cyfrowy, zakres V	ΔU = ±0,01V

Inne błędy mogły pojawić się w związku z nieidealnością wykorzystanych elementów elektronicznych przy budowie układu. W celu wyznaczenia niepewności tych elementów (konkretnie rezystorów) zmierzyliśmy ich rezystancję za pomocą omomierza, wyniki przedstawione są w poniższej tabelce.

Nr rezystora	Wartość znamionowa rezystancji	Wartość rezystancji zmierzona	Dokładność
1	150kΩ	151,8kΩ	ΔR=1,2%
2	2,2kΩ	2,2kΩ	ΔR=0%

7. Opracowanie problemu podane przez prowadzącego

1. Parametry tranzystora TG5

Parametry statyczne (tamb=298K)
Parametr			min.		typ.		maks.
Współczynnik wzmocnienia prądowego (h21E) przy -UCE = 0,2V -IC = 10mA			20		-		100
Prąd zerowy kolektora (-ICB0) przy -UCB = 15V			-		8μA		15 μA
Prąd zerowy kolektora (-ICB0) przy -UCB = 15V tamb = 343K			-		150 μA		300 μA
Prąd zerowy emitera (-IEB0) przy -UEB = 10V			-		10 μA		20 μA
Napięcie przebicia kolektor-baza (-U(BR)CB0) przy -IC = 50 μA -IE = 0			15 V		-		-
Napięcie przebicia kolektor-emiter (-U(BR)CES) przy -IC = 50 μA, RBE = 0			15 V		-		-
Napięcie przebicia emiter-baza (-U(BR)EB0) przy -IE = 50 μA -IC = 0			10V		-		-
Parametry dynamiczne (tamb=298K)
Parametr	min.	typ.		maks.
Częstotliwość graniczna (fr) przy -UCE = 2V -IC = 3 mA f = 0,2 MHz	0,6 MHz	1,5 MHz		-

(źródło: katalog UNITRA CEMI)

2. Parametry tranzystora 2N2905

Parametry maksymalne (t = 298K)
Parametr	Wartość
Napięcie kolektor-baza UCB0	60 V
Napięcie kolektor-emiter UCE0	60 V
Napięcie emiter-baza UEB0	5 V
Prąd kolektora IC	600 mA
Dyssypacja mocy kolektora PC	600 mW
Temperatura złącza TJ	200 °C (473 K)
Temperatura przechowywania TSTG	-65 ~ 200 °C (228 ~ 473 K)

Charakterystyka elektryczna
Parametr	Warunki testu	min.	max.
Napięcie zniszczenia kolektor-baza (BUCB0)	IC=10μA, IE=0	60 V
Napięcie zniszczenia kolektor-emiter (BUCE0)	IC=10mA, IB=0	30 V
Napięcie zniszczenia emiter-baza (BUEB0)	IE=10μA, IC=0	5 V
Prąd odcięcia kolektora (ICB0)	UCB=50V, IE=0		0,01 μA
Prąd odcięcia emitera (IEB0)	UEB=3V, IC=0		10 nA
Współczynnik wzmocnienia prądowego (hFE)	UCE=10V, IC=0,1mA UCE=10V, IC=500mA	75 50	300
Napięcie nasycenia kolektor-emiter (UCE sat)	IC=500mA, IB=50mA		1,6 V
Napięcie nasycenia baza-emiter (UBE sat)	IC=500mA, IB=50mA		2,6V
Częstotliwość wzmocnienia prądowego (fT)	UCE=50V, IC=20mA, f=100MHz	200 MHz
Pojemność wyjścia	UCB=10V, IE=0, f=1MHz		8pF

(źródło: katalog FAIRCHILD SEMICONDUCTOR)

8. Wykresy

Wykresy sporządzone na papierze milimetrowym załączone są na końcu sprawozdania.

9. Wnioski

• Wraz ze wzrostem napięcia zasilającego rośnie prąd zerowy kolektor-emiter.

• Pomimo wzrostu napięcia zasilającego prąd zerowy kolektor-baza rośnie nieznacznie, a powyżej napięcia 4V utrzymuje stałą wartość.

• Wraz ze wzrostem napięcia zasilającego (napięcia kolektor-emiter) prąd kolektora rośnie liniowo.

• Wzrost prądu kolektora powoduje spadek rezystancji kolektor-emiter, zależność ta jest zależnością nieliniową.

• Współczynnik wzmocnienia prądowego jako funkcja prądu kolektora jest zależnością nieliniową, wraz ze wzrostem prądu kolektora wartość współczynnika maleje.

7

1

E

C

B

NPN

E

C

B

PNP

μA

+U_CC

I_CE0

μA

I_CB0

+U_CC

V₂

V₁

R_C

R_B

U_CC

V₁

V₂

+U_D

R_D

-U_G

JFET

kanał N

μA

V_C

0÷-15V

I_CE0

μA

V_A

0÷-15V

I_CB0

I_E=0

μA

V_A

V_C

R_C 2,2k

R_B 150k

I_B

I_C

U_CE

0÷+15V

---