Tranzystor to trój końcówkowy element półprzewodnikowy służący do wzmacniania sygnałów prądu stałego i zmiennego, przy czym przez wzmocnienie należy rozumieć proces sterowania przepływem mocy większej mocą mniejszą. Tranzystory dzielą się na bipolarne i unipolarne.

Tranzystor bipolarny jest złożony z trzech warstw półprzewodnika (dwóch złącz p-n), przy czym rozróżniamy tranzystory typu p-n-p i n-p-n. Warstwy nazywamy odpowiednio emiterem E, bazą B i kolektorem K (C). Złącze emiter-baza polaryzujemy w kierunku przewodzenia, a złącze baza-kolektor w kierunku zaporowym.

Ćwiczenie polega na wyznaczeniu charakterystyk tranzystora p-n-p w układzie wspólnego emitera (OE). Układ podłączamy według następującego schematu:

Rozróżniamy cztery typy charakterystyk tranzystora:

• wejściową - zależność natężenia prądu kolektora I_K od napięcia pomiędzy kolektorem, a emiterem U_KE­ przy stałym natężeniu prądu bazy I_B.

I_B=f(U_BE) U_KE=const

• wyjściową - zależność natężenia prądu kolektora I_K od napięcia miedzy kolektorem, a emiterem U_KE przy stałym natężeniu prądu bazy I_B.

I_K=f(U_KE) I_B=const

• wzmocnienia - zależność natężenia prądu kolektora I_K od natężenia prądu bazy I_B przy stałym napięciu między kolektorem, a emiterem U_KE.

I_K=f(I_B) U_KE=const

• napięciowego sprzężenia zwrotnego - zależność napięcia miedzy bazą, a emiterem U_BE od napięcia między kolektorem, a emiterem U_KE przy stałym natężeniu prądu bazy I_B.

U_BE=f(U_KE) I_B=const

Wnioski:

Charakterystyka wejściowa tranzystora jest charakterystyką złącza baza-emiter, czyli jest identyczna z charakterystyką diody spolaryzowanej w kierunku przewodzenia. Z charakterystyki przejściowej możemy odczytać liniową zależność między prądem bazy a prądem kolektora. Im większe jest natężenie prądu wejściowego, tym większe natężenie prądu wyjściowego, przy czym prąd wejściowy jest o ponad rząd wielkości mniejszy od prądu wyjściowego. Charakterystyka wyjściowa pokazuje nam, że znacznie zmieniając napięcie wyjściowe, wywołujemy niewielkie zmiany prądu wyjściowego. Dzięki temu możemy zmieniać obciążenie (rezystancję) na wyjściu układu nie zmieniając wartości prądu wyjściowego. Z charakterystyki zwrotnej widać natomiast, że napięcie wejściowe tranzystora praktycznie nie zależy od napięcia wyjściowego.

Z charakterystyk wynika, że tranzystor jest źródłem prądowym sterowanym prądem - zmieniając prąd wejściowy o niewielkie wartości (rzędu μA) możemy sterować prądem wyjściowym (o wartościach rzędu mA).

U_KE=0

175

25

10

60

5

10

300

200

220

240

250

270

280

I_B [μA]

U_BE [mV]

U_KE [V]

I_K [mA]

I_B=175 μA

I_B=150 μA

I_B=125 μA

I_B=100 μA

I_B=75 μA

I_B=50 μA

I_B=50 μA

I_B=75 μA

I_B=100 μA

I_B=125 μA

I_B=150 μA

I_B=175 μA

U_KE=const

U_KE=5 V

U_KE=60 V

U_KE=35 V

---