Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa w Tarnowie Instytut Politechniczny
Grupa: L4	Przyrządy półprzewodnikowe
Skład zespołu:	Temat ćwiczenia:	Charakterystyki stałoprądowe tranzystora bipolarnego.
	Sprawozdanie wykonał:		Data:	Ocena:
					04.12.2007

1. Przebieg ćwiczenia:

1. Pomiary charakterystyk wyjściowych przy połączeniu normalnym:

Pomiary wykonano dla 4 prądów bazy (I_B= 10, 15, 20, 25 μA ).

IB= 10μA		IB= 15μA		IB= 20μA		IB= 25μA
Uce=10 [V]	Ic= 10μA [ma]	Uce=10 [V]	Ic= 10μA [ma]	Uce=10 [V]	Ic= 10μA [ma]	Uce=10 [V]	Ic= 10μA [ma]
0,0014	0	0,0019	0	0,0022	0	0,003	0
0,294	1,2	0,502	1,88	0,396	1,6	0,46	1,7
0,981	3,48	1,182	4,04	1,116	3,86	0,986	3,28
2,091	6,52	1,92	6,02	1,604	5,26	1,693	5,24
2,663	7,78	3,173	8,7	1,967	6,2	2,336	6,79
3,187	8,78	3,678	9,56	2,32	6,92	2,964	8,14
3,818	9,81	4,21	10,32	2,56	7,54	3,577	9,26
4,48	10,74	4,92	11,3	3,328	9,02	4,15	10,12
5,04	11,42	5,56	12,02	4,1	10,22	4,86	11,12
5,63	12,1	6,01	12,44	4,94	11,38	5,49	11,9
6,16	12,58	6,6	13,02	5,52	12,02	6,21	12,34
6,66	13,06	7,22	13,52	6,53	13,04	7,01	13,14
7,28	13,52	7,61	13,78	7,15	13,52	7,66	13,68
7,91	13,94	8,17	14,22	7,77	14,01	8,28	14,12
8,34	14,2	8,7	14,52	8,41	14,32	8,84	14,54
8,89	14,52	9,37	14,86	9,01	14,64	9,53	14,94
9,82	14,96	9,83	15,08	9,68	15,04	9,82	15,08

Charakterystyka Ic=Ic(Uce) na podstawie powyższych wyników:

Liniowe części charakterystyki w stanie nasycenia:

y=(Ic/Uce)x+Ic

1. I_B=25[μA]:

y = 0,0027549[mA/V]x + 8,1[mA]

2. 
   I_B = 20[μA]

y = 0,0025992+ 7,8[mA]

3. dla I_B = 15[μA]

y = 0,0029828 x + 7,2[mA]

4. dla I_B = 10[μA]

y = 0,0027463x+ 6,9[mA]

W celu wyznaczenia napięcia Early'ego musimy podstawić do powyższego wzoru y=0 i musimy obliczyć x.

5. I_B=25[μA]:

x= -21 [V]

6. I_B = 20μA

x= -30 [V]

7. dla I_B = 15μA

x= -34[V]

8. dla I_B = 10μA

x= -42[V]

2. Pomiary charakterystyk wyjściowych przy połączeniu inwersyjnym:

Pomiary wykonano dla 3 prądów bazy (I_B= 15, 20, 25 μA ).

IB= 10μA		IB= 15μA		IB= 20μA		IB= 25μA
IE= 10μA [ma]	Uce=10 [V]	IE= 10μA [ma]	Uce=10 [V]	IE= 10μA [ma]	Uce=10 [V]	IE= 10μA [ma]	Uce=10 [V]
0	-0,002	-0,0002	-0,0023	0	-0,0026	0	-0,002
-0,0004	-0,0023	-0,0011	-0,0031	-0,0094	-0,0089	-0,0004	-0,0023
-0,007	-0,0069	-0,0184	-0,0148	-0,0874	-0,0605	-0,007	-0,0069
-0,0602	-0,0436	-0,106	-0,0736	-0,2352	-0,1596	-0,0602	-0,0436
-0,1998	-0,1404	-0,284	-0,1964	-0,3584	-0,2431	-0,1998	-0,1404
-0,331	-0,2337	-0,512	-0,2607	-1,2	-0,2903	-0,331	-0,2337
-1,22	-0,3057	-1,14	-0,2826	-1,68	-0,426	-1,22	-0,3057
-1,68	-0,436	-1,64	-0,421	-2,04	-0,527	-1,68	-0,436
-2,12	-0,562	-2,06	-0,542	-2,58	-0,683	-2,12	-0,562
-2,58	-0,691	-2,61	-0,696	-3,14	-0,847	-2,58	-0,691
-3,12	-0,852	-3,02	-0,823	-3,54	-0,977	-3,12	-0,852
-3,58	-0,993	-3,48	-0,961	-4,04	-1,132	-3,58	-0,993
-3,98	-1,121	-3,94	-1,113	-4,5	-1,293	-3,98	-1,121
-4,46	-1,265	-4,48	-1,288	-4,96	-1,455	-4,46	-1,265
-4,72	-1,376	-4,92	-1,444	-5,36	-1,599	-4,72	-1,376
-5,34	-1,599	-5,38	-1,609	-5,76	-1,759	-5,34	-1,599
-5,86	-1,791	-5,82	-1,778	-5,88	-1,805	-5,86	-1,791
-6,28	-1,962	-6,24	-1,947	-6,18	-1,931	-6,28	-1,962
-6,32	-1,981	-6,3	-1,981	-6,3	-1,98	-6,32	-1,981

Charakterystyka Ie=Ie(Uce) na podstawie powyższych wyników:

Pomiary wykonane w celu obliczenia β_F

IB [μA]	IC [mA]	βF
10	2,45	245
15	3,55	236
20	4,4	220
25	6,3	252

Na podstawie tabeli numer 3 możemy przyjąć, że średnie β_F = 238,25. Podobnie z charakterystyki inwersyjnej możemy policzyć β_R = 4.

Korzystając ze wzorów:

, obliczamy te współczynniki.

Dla tego tranzystora wynoszą one:

α_F = 0,923

α_R = 0,834.

Aby wyznaczyć I_ES korzystamy ze wzoru:

Gdzie:

I_EO = I_E_{I c = 0}

dla tranzystora pracującego w zakresie inwersyjnym.

Z tabeli numer 2, odczytać możemy że dla prądu bazy I_B=25[μA] prąd emitera I_C=0,00124[ma], czyli I_B ≈ I_E , a to oznacza, że I_C ≈ 0. Wobec tego prąd I_EO ≈25μA.

Podstawiając I_EO do wzoru otrzymujemy:

I_ES = 0,00014 [A]

Parametr I_CS obliczamy z zależności Onsagera:
[A]

3. Określenie granicy pomiędzy obszarami aktywnymi i nasycenia:

UCB=0[V]
Uce [V]	Ic [mA]
0	0
0,006	0,0006
0,0061	0,0076
0,0496	0,0651
0,1224	0,1604
0,2094	0,2766
0,2998	0,3942
0,3961	0,552
0,419	1,56
0,515	1,92
0,585	2,28
0,664	3,61
0,709	7,4
0,739	13,67
0,741	14,24
0,74	14,22

Poniżej sporządzone są następującą charakterystykę:

5. Przebieg ćwiczenia:

Brak pozostałych pomiarów jest spowodowany krótszym niż zwykle czasem trwania

ćwiczeń. Obserwując charakterystykę (przejściową) Ic=Ic(Uce) przy Ubc=0 widać zmianę pomiaru zakresu z mikro amperów na mili ampery przy wartości 0,5 mA. W pierwszym przybliżeniu jest to liniowa zależność Ic=β_FIb. Napięcie Uce wpływa na też zależność poprzez modulację efektywne szerokości bazy. W dokładniejszych rozważaniach należy uwzględnić zależności współczynnika β_F od prądu Ic.

Natomiast charakterystyki (wyjściowe) Ic(Uce) przy Ib=const wychodzą z początku układu współrzędnych. W rzeczywistości Ic=0 przy napięciu Uce dodatnim, a przy Uce=0 płynie prąd Ic o kierunku przeciwnym do normalnego i wartości proporcjonalnej do prądu Ib. Taki przebieg charakterystyk „przy zerze” jest zrozumiały, jeśli zauważy się, ze przy Uce=0 oraz Ib>0 złącza E-B, B-C są polaryzowane w kierunku przewodzenia.

W miarę wzrostu napięcia Uce tranzystor „wchodzi” ze stanu nasycenia jest coraz słabiej polaryzowany w kierunku przewodzenia, gdyż malej |Ucb|=|Uce-Ube| i przy

Uce >Ube pracuje w obszarze normalnym. Ten zakres pracy charakteryzuje się niemal stała wartością prądu kolektora ( „zakres liniowy”).

---