2007	LABORATORIUM ELEKTRONICZNE
Lab. nr 3	TRANZYSTORY BIPOLARNE
Grupa: C3 L06	Ireneusz Sołek
Data: 09.05.2007	Ocena:	Podpis:

Wstęp teoretyczny.

Z zasady działania tranzystora wynikają trzy podstawowe możliwości jego sterowania. Prąd kolektora może być zmieniany przez zmianę prądu emitera, prądu bazy lub napięcia między emiterem i bazą. Dla dobrego odbierania nośników mniejszościowych z bazy napięcie między kolektorem i bazą powinno polaryzować złącze kolektor - baza w kierunku wstecznym. Dopóki tak jest, zmiany napięcia na kolektorze niewiele wpływają na prąd kolektora, szczególnie przy sterowaniu tranzystora prądem emitera. Odpowiada to zakresowi dodatnich napięć między kolektorem i bazą. Zmniejszenie napięcia na złączu kolektor - emiter, przy spolaryzowaniu go w kierunku przewodzenia, powoduje zmniejszenie prądu kolektora, mimo utrzymywania stałego prądu emitera. Kolektor przestaje wówczas odbierać nośniki wprowadzone przez emiter i staje się także źródłem wprowadzającym nośniki do bazy. Zakres, w którym złącze emiter - baza jest spolaryzowane w kierunku przewodzenia, a złącze kolektor - baza w kierunku wstecznym, nazywa się zakresem aktywnym. Zakres, w którym przewodzi złącze kolektor - baza, przy przewodzącym drugim złączu, nazywa się zakresem nasycenia. Podobne zakresy występują przy sterowaniu prądem bazy, przy czym złącze kolektor - baza zaczyna przewodzić już przy dodatnich napięciach między kolektorem i emiterem. Należy zwrócić uwagę na to, że nachylenie charakterystyk tranzystora dla układu WE jest większe niż dla układu WB. Charakterystyki te nazywają się kolektorowymi, a parametrem jest prąd sterujący. Charakterystyki prądu emitera mają kształt podobny do charakterystyk diody. Występujące zmiany prądu emitera pod wpływem napięcia między kolektorem i emiterem są spowodowane zmianą szerokości obszaru przelotowego bazy. Zmiany szerokości obszaru przelotowego bazy pod wpływem napięcia między kolektorem i bazą wpływają także nieco na charakterystyki kolektorowe, co zaznacza się w postaci niewielkiego nachylenia charakterystyk w zakresie aktywnym.

Cel ćwiczenia

Celem laboratorium było wykonanie pomiarów i ich analiza dla tranzystora bipolarnego typu npn lub pnp pracującego w układzie WE (wspólnego emitera).

Pierwszym naszym krokiem było sprawdzenie czy badany przez nas tranzystor jest typu pnp czy npn.

Okazało się, że badany tranzystor jest typu pnp.

Schemat układu pomiarowego

1.

Pomiar charakterystyk wyjściowych i oddziaływania wstecznego

Charakterystyka wyjściowa tranzystora
Ib=3mA
Uce	0	1	3,54	6,96	8,66	10,37	11,01	12,07	13,08	14,06	15,47
Ic	0,31	0,66	0,73	0,83	0,9	0,94	1,02	1,06	1,1	1,13	1,17
Ib=2,5mA
Uce	0	1,54	3,25	4,95	6,66	8,37	10,07	11,77	13,48	15,18	17,2
Ic	0,31	0,5	0,53	0,55	0,58	0,61	0,64	0,66	0,69	0,72	0,75
Ib=2mA
Uce	0	1,56	3,25	6,95	6,67	8,87	10,07	11,77	13,45	15,19	17,2
Ic	0,24	0,3	0,32	0,33	0,34	0,36	0,37	0,39	0,4	0,42	0,43

Charakterystyka oddziaływania wstecznego tranzystora
Ib=3mA
Uce	0	1	3,54	6,96	8,66	10,37	11,01	12,07	13,08	14,06	15,47
Ube	0,532	0,542	0,543	0,54	0,54	0,544	0,545	0,546	0,546	0,546	0,546
Ib=2,5mA
Uce	0	1,54	3,25	4,95	6,66	8,37	10,07	11,77	13,48	15,18	17,2
Ube	0,524	0,534	0,534	0,53	0,53	0,535	0,535	0,535	0,535	0,535	0,534
Ib=2mA
Uce	0	1,56	3,25	6,95	6,67	8,87	10,07	11,77	13,45	15,19	17,2
Ube	0,511	0,52	0,52	0,52	0,52	0,521	0,521	0,521	0,521	0,521	0,52

1b.

Pomiar charakterystyk wejściowych i przejściowych

Charakterystyka przejściowa tranzystora
UCE=5
IB	0	0,26	0,49	0,76	1	1,4	1,58	1,91	2,15	2,49	2,95
IC	0	0,01	0,02	0,03	0,06	0,14	0,19	0,32	0,44	0,66	1,06
UCE=10
IB	0	0,47	0,73	0,99	1,29	1,61	1,89	2,1	2,28	2,39	2,54
IC	0	0,02	0,03	0,07	0,12	0,22	0,35	0,47	0,59	0,67	0,79
UCE=15
IB	0	0,34	0,58	0,82	1,04	1,17	1,35	1,54	1,71	1,85	1,98
IC	0	0,01	0,03	0,05	0,08	0,11	0,16	0,23	0,31	0,38	0,46

Aby podnieść czytelność wykresy charakterystyk wejściowych postanowiłem przedstawić osobno dla U_CE równego odpowiednio5, 10, 15V

Charakterystyka wejściowa tranzystora
UCE=5
IB	0	0,26	0,49	0,76	1	1,4	1,58	1,91	2,15	2,49	2,95
UBE	0	0,38	0,42	0,45	0,47	0,5	0,51	0,52	0,53	0,54	0,56
UCE=10
IB	0	0,47	0,73	0,99	1,29	1,61	1,89	2,1	2,28	2,39	2,54
UBE	0	0,42	0,45	0,47	0,45	0,51	0,52	0,53	0,53	0,54	0,54
UCE=15
IB	0	0,34	0,58	0,82	1,04	1,17	1,35	1,54	1,71	1,85	1,98
UBE	0	0,4	0,44	0,46	0,48	0,49	0,5	0,51	0,51	0,52	0,52

Charakterystyka złącza BE w skali logarytmiczno liniowej

2.

Obliczenie rezystancji szeregowej

Wzór:

1. dla U_CE=5V

U₁=0,453V I₁=760µA

U₂=0,473V I₂=1000µA

U₃=0,496V I₃=1580µA

RS=40,15Ω

2. dla U_CE=10V

U₁=0,507V I₁=1610µA

U₂=0,519V I₂=1890µA

U₃=0,526V I₃=2100µA

RS=35,72Ω

3. U_CE=15V

U₁=0,460V I₁=820µA

U₂=0,477V I₂=1040µA

U₃=0,486V I₃=1170µA

RS=90,02Ω

3.

Wyznaczenie parametrów schematu zastępczego

Parametry hybrydowe:

Do opisu tranzystora wykorzystuje się macierz hybrydową h. Jej składniki to:

Punkt pracy:

I_B=20 [μA] h₁₁ = 32,3 [kΩ]

U_BE=540 [mV] h₁₂ = 59,7 * 10^-3

I_C=0,79 [mA] h₂₁ = 49,5

U_CE=10 [V] h₂₂ = 71,13 [µS]

Typ hybryd П

Uce = 10 V

Ic = 790 uA

Ib = 20 uA

Ub = 0,54 V

gm = 40*Ic = 0,0316 mS

β = Ic/Ib = 39,5

r_be = β/gm = 1,25 Ω

g_be = 1/ r_be = 0,8 mS

u_be = I_b*r_be = 25 μV

g_ce = I_c/u_ce = 79 μS

Wnioski

Pomiary charakterystyk wyjściowych i zwrotnych były przeprowadzane dla prądów I_B równych 3mA; 2,5mA; 2mA; a charakterystyki wejściowe i przejściowe dla napięć U_CE równych 5V,10V i 15V.

• Dla charakterystyk wyjściowych nie jest widoczny punkt przegięcia. Jest to najprawdopodobniej spowodowane tym, że nie został przez nas osiągnięty w czasie pomiarów.

Charakterystyki przypomina linię prostą, nieznacznie nachyloną do osi odciętych.

• Charakterystyka oddziaływania zwrotnego po przekroczeniu pewnej wartości U_CE jest prawie liniowa i bardzo zbliżona do idealnej.

• Charakterystyki wejściowe są parabolami (pomijając pewne odchylenia) zbliżonymi do tych zamieszczonych w instrukcji.

• Charakterystyka przejściowa jest zbliżona do zamieszczonej w instrukcji.

10

10

1

---