AGH Laboratorium Podstaw Elektroniki					Grupa: Rafał Sopliński Radomir Skowron Marcin Szydełko
^wydział EAIiE	^rok akademicki 2001/2002		^rok studiów II
Temat : Tranzystor Bipolarny
^data wykonania 6.03.2002		^data zaliczenia 27.03.2002		^ocena

1. Cele ćwiczenia

Ugruntowanie wiadomości dotyczących zasad działania i właściwości tranzystorów bipolarnych.

Ćwiczenia poświęcona jest zdejmowaniu charakterystyk statycznych tranzystora bipolarnego pracującego w zadanej konfiguracji oraz zapoznanie się z metodyką badania elementów półprzewodnikowych i podstawowymi technikami pomiarowymi (dokładny pomiar prądu / dokładny pomiar napięcia).

Wyniki pomiarów (po selekcji) są podstawą do wykreślenia wspomnianych charakterystyk oraz wyznaczenia w zadanym punkcie pracy tranzystora, wartości parametrów małosygnałowego, małoczęstotliwościowego modelu zastępczego.

2. Układ pomiarowy w układzie wspólny emiter WE

Charakterystyki statyczne - przedstawiają zależności między prądami: emitera I_E, bazy I_B, kolektora I_C, i napięciami : baza - emiter U_BE, kolektor - emiter U_CE i kolektora - baza U_CB, stałymi lub wolnozmiennymi.

Rozróżnia się charakterystyki :

• Wejściowe U_WE=f(I_WE) czyli U_BE=f(I_B), przy ustalonej wartości U_CE=const

• Przejściowa I_WY=f(I_WE) czyli I_C=f(I_B), przy ustalonej wartości U_CE=const

• Wyjściowe I_WY=f(U_WY) czyli I_C=f(U_CE), przy ustalonej wartości I_WE=const czyli I_B=const

• Oddziaływania wstecznego U_WE=f(U_WY) czyli U_BE=f(U_CE), przy ustalonej wartości I_B=const

UWAGA :

Wartości zmierzone umieszczone w tabeli posiadają znaki „-„ w celu zobrazowania charakterystyk tranzystora w czterech odpowiednich ćwiartkach układu współrzędnych, według teoretycznych wykresów zawartych poniżej. Charakterystyki zmierzone przypominają kształtem odpowiednie charakterystyki teoretyczne.

W ćwiartce w miejsce charakterystyk zwrotnych naszkicowane są sygnały wejściowe i wyjściowe podawane na wzmacniacz oparty na tranzystorze.

3. Wyznaczenie charakterystyki wejściowej oraz przejściowej

Dane pomiarowe :

Dla U_CE = -1 V

IB [μA]	UBE [V]	IC [mA]
-50	-0,72	8,74
-100	-0,78	17,66
-150	-0,83	25,00
-200	-0,87	31,76
-250	-0,89	36,20
-300	-0,93	39,50
-350	-0,96	42,00
-400	-0,99	43,80
-450	-1,01	45,40
-500	-1,05	46,60
-550	-1,07	47,60
-600	-1,1	48,80

Dla U_CE = -2 V

IB [μA]	UBE [V]	IC [mA]
-50	-0,7	9,34
-100	-0,78	19,52
-150	-0,82	27,84
-200	-0,85	36,06
-250	-0,88	42,06
-300	-0,91	49,00
-350	-0,94	54,80
-400	-0,97	59,40

Dla U_CE = -3 V

IB [μA]	UBE [V]	IC [mA]
-50	-0,71	1,00
-100	-0,76	20,50
-150	-0,8	30,10
-200	-0,84	39,00
-250	-0,87	46,40
-300	-0,89	54,00
-350	-0,92	59,00

Zestawienie charakterystyk :

Charakterystyki wejściowe - można zauważyć ze złącze baza - emiter jest diodą, więc charakterystyka wejściowa tranzystora jest bardzo podobna do charakterystyki diody. Można wyróżnić napięcie progowe (ok. 0,7 V), poniżej którego prąd bazy jest bardzo mały.

4. Wyznaczenie charakterystyki wyjściowej oraz zwrotnej

Dane pomiarowe :

Dla I_B = -50 μA

UCE [V]	UBE [V]	IC [mA]
0,30	-0,69	8,10
0,50	-0,69	8,90
0,73	-0,69	8,80
1,00	-0,69	8,90
1,21	-0,69	8,94
1,51	-0,70	9,10
1,73	-0,70	9,26
2,00	-0,70	9,50
2,25	-0,70	9,70
2,75	-0,70	9,90
3,00	-0,71	10,00
3,50	-0,71	10,10
4,00	-0,71	10,70
4,50	-0,71	11,00
5,00	-0,71	11,20
6,00	-0,72	11,30
7,00	-0,72	12,70
8,00	-0,73	14,10

Dla I_B = -100 μA

UCE [V]	UBE [V]	IC [mA]
0,38	-0,7	13,50
0,54	-0,7	16,20
0,77	-0,72	16,90
1,00	-0,72	17,30
1,23	-0,73	17,60
1,49	-0,73	18,00
1,72	-0,74	18,38
2,00	-0,74	18,80
2,27	-0,75	19,30
2,50	-0,75	19,40
2,77	-0,76	20,16
3,50	-0,76	21,40
4,00	-0,76	21,40
4,50	-0,77	21,50
5,00	-0,77	21,80
6,00	-0,77	22,00
7,00	-0,78	23,40
8,00	-0,78	24,50

Dla I_B = -150 μA

-UCE [V]	UBE [V]	-IC [mA]
0,38	-0,72	16,80
0,53	-0,72	20,60
0,72	-0,72	23,10
1,00	-0,72	24,30
1,24	-0,73	25,00
1,50	-0,73	25,80
1,75	-0,74	27,20
2,00	-0,74	28,00
2,25	-0,74	28,90
2,50	-0,75	29,20
2,75	-0,75	30,30
3,00	-0,76	31,10
3,50	-0,80	32,50
4,00	-0,80	34,60
4,50	-0,81	36,10
5,00	-0,82	36,80
6,00	-0,82	39,60
7,00	-0,82	40,00
8,00	-0,82	43,60

Na charakterystyce wyjściowej można wyróżnić kilka zakresów związanych z polaryzacją złączy emiter - baza i kolektor - baza. Najczęściej wykorzystuje się zakres aktywny, w którym złącze emiter - baza jest spolaryzowane w kierunku przewodzenia (potencjał bazy wyższy od potencjału emitera dla NPN), zaś złącze kolektor - baza w kierunku wstecznym (potencjał kolektora wyższy od potencjału bazy dla NPN). Tranzystor ma wówczas właściwości wzmacniające. W przypadku tranzystora PNP polaryzacja jest odwrotna.

5. Sposób wyznaczenia parametrów h

• Impedancja wejściowa przy ustalonym napięciu U_CE

• Współczynnik sprzężenia zwrotnego przy ustalonym prądzie bazy

.

• Współczynnik sprzężenia prądowego przy ustalonym napięciu U_CE

• Admitancja wyjściowa przy ustalonym prądzie bazy

6) Wyznaczenie parametrów g - macierzy admitancyjnej z macierzy h - o strukturze mieszanej.

gdzie:

Wnioski:

Tranzystor pracujący w układzie wspólny emiter charakteryzuje się dużym wzmocnieniem β - to jest wzmocnieniem prądowym. Można zauważyć, że ta wielkość ulega zmianie w skutek wzrostu prądu kolektora.

Przy budowaniu układu z tranzystorem należy zwrócić szczególną uwagę na polaryzacje złącz w zależności czy jest to tranzystor typu NPN czy PNP.

Charakterystyki powstałe na podstawie danych pomiarowych przypominają charakterystyki teoretyczne. Ich niedokładność może być spowodowana niedokładnością pomiarów.

7

---