Zespół nr 1 |
Nogaj Kamil |
WM |
|
Ćwiczenie nr E4 |
Temat: Badanie tranzystora |
Mechanika i Budowa Maszyn |
|
12.04.2000 r. |
|
|
|
Teoria |
Ocena: |
|
Podpis: |
Wykonanie |
|
|
|
Opis teoretyczny:
Tranzystorem bipolarnym nazywamy układ złożony z trzech warstw półprzewodnika, ułożonych w kolejności p - n - p, lub n - p - n. Poszczególne warstwy tranzystora nazywamy emiterem E, bazą B i kolektorem K. Baza jest warstwą cienką w porównaniu z drogą, którą przechodzą nośniki nim nastąpi ich rekombinacja. Początkowo dziury są zlokalizowane w strefie p,
a elektrony w strefie n. Impuls elektryczny który ma być wzmocniony jest dołączony między bazę i emiter. Wyjście z tranzystora lub wzmocniony sygnał jest odbierany między emiterem
a kolektorem. W tranzystorze powstają dwa złącza p-n i n-p. Kogą one przewodzić prąd
w przeciwnych kierunkach.
Rozkład poziomów energetycznych w nie kontaktujących się warstwach pokazano na rysunku poniżej:
W rzeczywistości występuje dyfuzja nośników i na złączach tworzą się podwójne ich warstwy,
a poziom Fermiego jest zrównany dla wszystkich trzech warstw tranzystora. Obydwa złącza mają własności prostownicze i przewodzą prąd tylko w kierunku p do n. W przypadku tranzystora złącze emiter baza polaryzujemy w kierunku przewodzenia, a złącze baza kolektor w kierunku zaporowym. W taki sposób spolaryzowany tranzystor przewodzi prąd również w obwodzie kolektor baza, mimo polaryzacji tego złącza na zaporowym.
W złączu emiter baza, spolaryzowanym w kierunku przewodzenia, płyną prądy dziurowy
i elektronowy. Prąd elektronowy płynie w obwodzie baza - emiter - źródło prądu, natomiast dziury płynące z emitera do bazy, na skutek małych rozmiarów bazy, trafiają do kolektora, zwiększając prąd w obwodzie baza - kolektor - źródło prądu IK . Na skutek tego mechanizmu
w obwodzie emitera płynie prąd mniejszy niż w normalnym prostowniku, gdyż określony on jest wyłącznie przez prąd elektronów, natomiast w obwodzie kolektor - baza, spolaryzowanym
w kierunku zaporowym, płynie prąd o natężeniu IK, równym w przybliżeniu prądowi IE
w obwodzie emitera.
Tabelka pomiarowa:
|
UCE [V] |
||||||||
|
0,05 |
0,1 |
0,15 |
0,2 |
0,25 |
0,3 |
0,35 |
||
IB [mA] |
IK [mA] |
||||||||
2 |
11 |
39 |
73 |
105 |
110 |
110 |
110 |
||
3 |
13 |
53 |
140 |
165 |
177 |
180 |
180 |
||
4 |
16,5 |
64 |
165 |
220 |
242 |
250 |
250 |
||
5 |
18,5 |
105 |
190 |
270 |
315 |
320 |
320 |
Obliczam współczynnik wzmocnienia prądowego:
UCE=const.
Dla UCE=0,05 [V]
Β1=7,5/3=2,5
b) Dla UCE=0,1 [V]
Β2=66/3=22
Dla UCE=0,15 [V]
Β3=117/3=39
d) Dla UCE=0,2 [V]
Β4=165/3=55
Dla UCE=0,25[V]
Β5=205/3=68,33
Dla UCE=0,3[V]
Β6=210/3=70
Dla UCE=0,35[V]
Β7=210/3=70
Wyznaczam opór wyjściowy
IB=const.
a) Dla IB=2 [mA]
RWY1=0,3/0,099=3,03Ω
b) Dla IB=3 [mA]
RWY2=0,3/0,167=1,8Ω
c) Dla IB=4 [mA]
RWY3=0,3/0,2335=1,28Ω
d) Dla IB=5 [mA]
RWY4=0,3/0,3015=1,0Ω
Zależność prądu IK od pąrdu IB przy U=const.
Linia niebieska przy U=0,05 [V]
Linia zielona przy U=0,1 [V]
Linia czerwona przy U=0,15 [V]
Linia żółta przy U=0,2 [V]
Linia czarna przy U=0,25 [V]
Linia brązowa przy U=0,3 oraz0,35 [V]
Błędy analogowego amperomierza zaznaczone zostały kwadracikami:
Zależności Ik=(UCE) przy IB=const.
Linia niebieska - prąd IB=2 [mA]
Linia zielona - prąd IB=3 [mA]
Linia czerwona - prąd IB=4 [mA]
Linia czarna - prąd IB=5 [mA]
1
1
Politechnika Świętokrzyska w Kielcach