POLITECHNIKA ŚWIĘTOKRZYSKA
Laboratorium elektroniki
Ćwiczenie nr 2	Temat ćwiczenia: Badanie tranzystora bipolarnego.	Zespół nr 1 Konrad Pawłowski Beata Paździerz Robert Paluch
Data wykonania ćwiczenia : 2001-10-15	Ocena	Wydział Elektrotechniki, Automatyki i Informatyki

1 .Wiadomości wstępne.

Tranzystor bipolarny stanowi kombinacje dwóch półprzewodnikowych złączy PN, wytworzonych w jednej płytce półprzewodnika niesamoistnego.

Tranzystory dzieli się na: małej, średniej i dużej mocy oraz małej, średniej i dużej częstotliwości. Dużą większość produkowanych obecnie tranzystorów stanowią tranzystory krzemowe, mniejszą zaś tranzystory germanowe.

Tranzystory bipolarne może być typu: NPN lub PNP. Mogą występować w następujących układach: wspólnego emitera (WE), wspólnej bazy (WB) oraz wspólnego kolektora (WC). Najczęściej wykorzystywany jest układ WE.

2. Cel ćwiczenia.

Badania będą miały na celu wyznaczenie podstawowych charakterystyk i parametrów tranzystorów bipolarnych. Charakterystyki statyczne tranzystorów bipolarnych, tak jak i charakterystyki diod lub innych elementów półprzewodnikowych, można wyznaczyć dwiema zasadniczymi metodami.

1. Metodą „punkt po punkcie”.

2. Metodą oscyloskopową.

My zastosowaliśmy prostą i czasochłonną metodę „punkt po punkcie”.

3. Schemat pomiarowy.

Układ do pomiaru statycznych charakterystyk tranzystora p-n-p w układzie OE.

Przedstawiony układ pomiarowy pozwala na zmierzenie następujących charakterystyk:

I_C = I_C(U_CE)│ I_B = const

I_C = I­­­_C(I­_B) │ U_CE = const

I_B = I_B(U_BE) │ U_CE = cons

3. Tabele pomiarowe.

3.1. Charakterystyki wyjściowe I_C=f(U_CE) przy I_B=const.

Ib=10μA		Ib=20μA		Ib=30μA		Ib=40μA		Ib=50μA
Uce [V]	Ic [mA]	Uce [V]	Ic [mA]	Uce [V]	Ic [mA]	Uce [V]	Ic [mA]	Uce [V]	Ic [mA]
0	0,00	0	0,00	0	0,00	0	0,06	0	0,06
0,09	1,32	0,06	3,24	0,04	3,84	0,09	3,97	0,10	4,27
0,16	1,54	0,16	3,63	0,14	4,27	0,15	4,75	0,19	5,23
0,28	1,66	0,29	3,53	0,25	4,49	0,23	5,2	0,22	6
0,56	1,74	0,55	3,74	0,58	4,93	0,78	5,8	0,80	6,72
1,53	1,81	1,56	3,89	1,55	5,19	1,20	6,13	1,55	7,14
2,44	1,88	2,44	4,16	2,42	5,55	2,10	6,36	2,64	7,41
3,41	1,95	3,60	4,16	3,46	5,74	3,45	6,68	3,67	7,74
4,64	2,02	4,70	4,32	4,67	5,89	4,71	6,95	4,56	8
5,67	2,17	5,47	4,47	5,80	6,03	5,60	7,09	5,65	8,34
8,10	2,45	8,14	4,68	9,00	6,26	8,90	7,37	8,17	8,8
12,80	2,60	12,84	5,05	12,80	6,72	12,90	7,97	12,40	9,44
14,00	2,70	14,40	5,30	14,90	6,77	14,70	8,11
15,30	2,82	15,34	5,34	15,34	7,00	15,29	8,34
16,60	2,95	16,64	5,48	16,90	7,09
18,14	3,06	18,17	5,76
19,27	3,15

Ib=60μA		Ib=70μA
Uce [V]	Ic [mA]	Uce [V]	Ic [mA]
0	0,07	0	0,06
0,08	5,09	0,08	6,53
0,11	6,68	0,19	7,89
0,24	7,2	0,25	8,68
0,66	8,11	0,67	9,6
1,45	8,84	1,34	10,11
2,34	9,2	2,68	10,4
3,21	9,53	3,60	10,55
4,14	9,7	4,00	10,78
5,64	10	5,30	10,93
8,15	10,36	8,78	11,28
12,30	10,96

3.2. Charakterystyki przejściowe prądowe I_C=f(I_B) przy U_CE=const.

Uce=1V		Uce=5V		Uce=10V
Ib [µA]	Ic [mA]	Ib [µA]	Ic [mA]	Ib [µA]	Ic [mA]
0,0	0,0	0,0	0,0	0	0,00
3	0,44	3,5	0,3	3	0,25
12	2,2	13	2,5	8	1,76
18	3,44	23	5,15	17	4,14
27	5,16	31	7,21	23	6,2
34	6,65	37	8,75	33	9,13
42	8,3	45	10,64	41	12,35
56	11,09	53	12,83	51	15,27
64	12,68	62	15,24	52	15,6
69	13,72	68	17,15	69	22,45

3.3. Charakterystyki wyjściowe I_B=f(U_BE) przy U_CE=const.

Uce=1V		Uce=5V
Ube [v]	Ib [µA]	Ube [v]	Ib [µA]
0,00	0	0,00	0
0,638	5	0,614	4
0,652	9	0,652	10
0,67	16	0,664	16
0,679	21	0,671	24
0,686	27	0,678	36
0,69	31	0,68	41
0,696	38	0,69	48
0,703	47	0,7	55
0,706	54	0,72	65
0,711	62
0,714	69

4. Wykresy.

4.1.Charakterystyki wyjściowe I_C=f(U_CE) przy I_B=const (rys.1)

4.2.Charakterystyki przejściowe prądowe I_C=f(I_B) przy U_CE=const (rys.2)

4.3.Charakterystyki wyjściowe I_B=f(U_BE) przy U_CE=const (rys.3)

5. Przykładowe obliczenia.

Na podstawie pomiarów wyliczamy elementy macierzy hybrydowej w układzie OE .

Poszczególne elementy obliczamy z charakterystyk tranzystora metodą graficzną.

6. Spis przyrządów.

• Tablica łączeniowa zawierająca elementy badane

• Woltomierz cyfrowy

• Miliamperomierz cyfrowy

• Mikroamperomierz magnetoelektryczny

• Zasilacz regulowany

7.Wnioski.

Wszystkie wartości prądów podanych w tabelach są podane jako wartości bezwzględne prądów odczytanych z przyrządów.

Z zasady działania tranzystora wynikają trzy podstawowe możliwości jego sterowania. Prąd kolektora może być zmieniany przez zmianę prądu emitera, prądu bazy lub napięcia między bazą a emiterem.

Na podstawie charakterystyki wejściowej I_B=f(U_BE) widzimy, że stopniowo zwiększając napięcie U_BE prąd I_B początkowo jest zerowy, a następnie zaczyna narastać przy określonej wartości napięcia U_BE .

Z charakterystyki I_C=f(U_CE) widzimy, że złącze kolektor-baza zaczyna przewodzić już przy dodatnich napięciach między kolektorem a emiterem. Początkowo prąd kolektora szybko narasta przy małych zmianach napięcia U_CE , jest to zakres nasycenia. Następnie widzimy, że charakterystyka zaczyna zakrzywiać się i przechodzi w stan aktywny, to znaczy zmiany napięcia U_CE, niewiele wpływają na prąd kolektora. Przesunięcia między charakterystykami I_C=f(U_CE) są efektem sterowania prądu kolektora prądem bazy. Nachylenie charakterystyk na obszarze aktywnym wynika z zależności współczynnika prądowego od napięcia Uce.

6

---