1.12.2010

ELEMENTY PÓŁPRZEWODNIKOWE

LABORATORIUM

Ćwiczenie 3

Charakterystyki statyczne tranzystora bipolarnego

Wykonali:

Piotr Iwanowski

Tomasz Bronk

Dawid Budnarowski

1. Wykreślenie na wykresie dla połączenia normalnego charakterystyki wyjściowej i_C(u_CE):

Wykres charakterystyki wejściowej i_B(u_BE) dla połączenia normalnego:

Wykres przejściowej charakterystyki prądowej i_C(i_B) dla połączenia normalnego:

Wykres przejściowej charakterystyki prądowo-napięciowej i_C(u_BE) dla połączenia normalnego:

Wykresie charakterystyki wyjściowej i_E(u_EC) dla połączenia inwersyjnego:

2. Wyznaczenie wartości napięcia Early'ego U_E w zakresie aktywnym, przy polaryzacji normalnej i inwersyjnej:

Polaryzacja normalna:

Z równania prostej dla I_B=100[µA]:

(x_B-x_A)(y-y_A)=(y_A-y_B)(x-x_A)

Punkty:

1. u_CE=2 [V] i_C=9,42 [mA]

2. u_CE=5 [V] i_C=9,96 [mA]

(5[V]-2[V])(y-9,42·
[mA])=(9,96 ·
[mA]-9,42·
[mA])(x-2[V])

x=-50,3 [V]

x=U_E

U_E=-50,3[V]

I_B=200[µA]

Punkty:

1. u_CE=2,2 [V] i_C=21,7 [mA]

2. u_CE=6,2 [V] i_C=24 [mA]

U_E=-36,1[V]

I_B=300[µA]

1. u_CE=33,2 [V] i_C=1,9 [mA]

2. u_CE= 34[V] i_C=2,86 [mA]

U_E=-30,8[V]

Dla polaryzacji inwersyjnej:

I_B=100[µA]

1. u_EC=2,06 [V] i_E=1,43 [mA]

2. u_EC=5,21 [V] i_E=4,76 [mA]

U_E=-4,15[V]

I_B=300[µA]

1. u_EC=2,81 [V] i_E=0,26 [mA]

2. u_EC=3,1 [V] i_E=2,7 [mA]

U_E=-17,7[V]

3. Wyznaczenie dla wybranej wartości napięcia u_CE zależności współczynnika β od prądu kolektora oraz wykreślenie tej zależności w skali logarytmiczno-liniowej:

Korzystając z wzoru:

β =
_|∆u_CE=0

uCE = 3[V]	β	25	46	50	55	60	65	67	73	76	87	89	121	122
		iC [mA]	0,025	0,138	0,2	0,33	0,48	0,65	0,8	1,46	1,9	4	5	8,8	10,5

4. Wyznaczenie wartości elementów macierzy [h]_e oraz transkonduktancji g_m w wybranym punkcie pracy, leżącym w zakresie aktywnym normalnym:

Zakładamy punkt pracy leżący w punkcie:

I_C=12,57mA

I_B=115μA

U_CE=3V

U_BE=0,7V

Zwarciowa rezystancja wejściowa tranzystora:

∆
=3 [V]

∆u_BE = 0,72 [V] - 0,66 [V] = 0,06 [V]

∆i_B = 375 [µA] - 36 [µA] = 339 [µA]

h_11e =

Współczynnik oddziaływania wstecznego:

=1 [µA]

∆u_BE = 0,53 [V] - 0,52 [V] = 0,01 [V]

∆u_CE = 10 [V] - 3 [V] = 7 [V]

h_12e =

Zwarciowy współczynnik wzmocnienia prądowego:

u_CE=3 [V]

∆i_C = 14,47 [mA] - 0,78 [mA] = 13,69 [mA]

∆i_B = 375 [µA] - 36 [µA] = 339 [µA]

h_21e =

Rozwarciowa konduktancja wyjściowa:

=1 [µA]

∆i_C = 35 [mA] - 25 [mA] = 10 [mA]

∆u_CE = 10 [V] - 3 [V] = 7 [V]

h_22e =

Transkonduktancja:

Δ
=3[V]

∆i_C = 14,47 [mA] - 9,78 [mA] = 4,69 [mA]

∆u_BE = 0,702 [V] - 0,695 [V] = 0,007 [V]

g_m =

5. Wyznaczenie metodą przyrostów wartości współczynnika β_I przy napięciu U_EC = 3V:

Dla zakresu aktywnego inwersyjnego współczynnik wzmocnienia β_I jest zdefiniowany następująco:

=
│_Δ
=0

=
=11

Wnioski:

Napięcia Early'ego dla różnych prądów bazy różnią się.

Przy charakterystykach wyjściowych tranzystora bipolarnego można dostrzec odstępstwo od teorii. Przy dużych napięciach u_CE następuje spadek prądu i_C. Szczególnie jest widoczne to przy większych prądach bazy. Spowodowane jest to różnymi parametrami rzeczywistymi elementów badanego obwodu tranzystora bipolarnego.

Na charakterystyce wejściowej i_B(u_BE) można zaobserwować, iż większe napięcie u_CE powoduje szybsze zwiększanie się prądu bazy na charakterystyce niż przy mniejszych napięciach u_CE.Przy charakterystyce prądowo-napięciowej i_C(u_BE) można zauważyć znaczne odstępstwo od teorii.

Dla połączenia inwersyjnego charakterystyka wyjściowa nie jest zgodna z teorią.

Wartość współczynnika β zmienia dla różnych prądów kolektora i prądów bazy. Im wyższe prądy tym współczynnik β rośnie.

W przypadku połączenia inwersyjnego β_I jest dużo mniejsza od β w zakresie aktywnym normalnym, spowodowane jest to konstrukcja tranzystora rzeczywistego.

---