Laboratorium Podstaw Elektroniki	Rok akad.
	Rodzaj studiów Es1
Temat ćwiczenia Pomiary charakterystyk i parametrów tranzystorów bipolarnych
Skład sekcji:	Kierunek: Elektrotechnika Semestr: III Grupa: Sekcja:
	Prowadzący:
Data wykonania:	Data oddania:

Wstęp

Tranzystor bipolarny to jeden z podstawowych elementów półprzewodnikowych służący do wzmacniania i przełączania sygnałów. W tym tranzystorze emiter i kolektor posiadają przewodnictwo przeciwnego typu niż baza.

Podczas wykonywania ćwiczenia został wykorzystany tylko tranzystor pracujący w układzie ze wspólnym emiterem. Schemat tego tranzystora jest na rysunku poniżej.

Rysunek 1. Tranzystor pracujący w układzie ze wspólnym emiterem.

Pomiary i obliczenia

Najpierw zostało wyznaczona charakterystyka prądu kolektora (I_C) w funkcji napięcia między emiterem a kolektorem (U_CE) dla trzech stałych wartości prądu bazy (I_B). Wyniki pomiarów znajdują się w tabeli 1,2 i 3.

Tabela 1. Wartości napięć i prądów w tranzystorze przy stałej wartości prądu bazy (53μA).

Prąd IB [mA]	Napięcie UBE [V]	Napięcie UCE [V]	Prąd IC [mA]
0,053	0,572	0,01	0
0,052	0,583	0,02	0,1
0,053	0,598	0,04	0,3
0,052	0,610	0,06	0,6
0,053	0,627	0,08	1,4
0,053	0,637	0,1	2,1
0,053	0,643	0,12	2,8
0,053	0,647	0,14	3,1
0,053	0,65	0,16	3,5
0,053	0,651	0,18	3,7
0,053	0,652	0,2	3,8
0,054	0,652	0,22	3,9
0,053	0,652	0,24	3,8
0,053	0,652	0,26	3,9
0,053	0,652	0,28	3,9
0,053	0,652	0,3	3,9
0,053	0,652	0,4	3,9
0,053	0,652	0,6	3,9
0,053	0,652	0,8	3,9
0,053	0,652	1	3,9
0,053	0,652	1,2	3,9
0,053	0,652	1,4	3,9
0,053	0,652	1,6	3,9
0,053	0,652	1,8	3,9
0,053	0,652	2	3,9

Tabela 2. Wartości napięć i prądów w tranzystorze przy stałej wartości prądu bazy (100μA).

Napięcie UBE [V]	Napięcie UCE [V]	Prąd IC [mA]
0,592	0,01	9,9
0,601	0,02	0,2
0,620	0,04	0,8
0,634	0,06	1,6
0,646	0,08	2,7
0,654	0,1	3,8
0,664	0,12	5,8
0,67	0,14	6,6
0,671	0,16	7,2
0,672	0,18	7,7
0,672	0,2	7,9
0,672	0,22	8,1
0,672	0,24	8,1
0,672	0,26	8,1
0,672	0,28	8,1
0,672	0,3	8,1
0,669	0,6	8,1
0,669	0,8	8,1
0,669	1	8,1
0,669	1,2	8,1
0,669	1,4	8,1
0,669	1,6	8,1
0,669	1,8	8,1
0,669	2	8,1

Tabela 3. Wartości napięć i prądów w tranzystorze przy stałej wartości prądu bazy (150μA).

Napięcie UBE [V]	Napięcie UCE [V]	Prąd IC [mA]
0,604	0,01	9,9
0,64	0,05	1,8
0,668	0,1	6,4
0,681	0,15	10,5
0,684	0,2	12,3
0,685	0,25	12,7
0,685	0,3	12,8
0,685	0,35	12,8
0,685	0,4	12,8
0,685	0,45	12,8
0,685	0,5	12,8
0,685	1	12,9
0,683	1,4	13
0,683	1,6	13
0,683	1,8	13
0,683	2	13

Rysunek 2. Charakterystyka wyjściowa prądu I_C w funkcji napięcia U_CE dla trzech wartości prądu I_B .

Rysunek 3. Charakterystyka oddziaływania wstecznego napięcia U_BE w funkcji napięcia U_CE dla trzech wartości prądu I_B .

Następnie wyznaczono charakterystykę prądu kolektora w funkcji prądu bazy dla dwóch stałych wartości napięcia U_CE . Wyniki pomiarów znajdują się w tabelach 4 i 5.

Tabela 4. Wartości napięć i prądów w tranzystorze przy stałej wartości napięcia U_CE = 2[V].

Prąd IB [mA]	Napięcie UBE [V]	Prąd IC [mA]
0,01	0,587	0,4
0,02	0,619	1,2
0,03	0,633	1,9
0,04	0,643	2,7
0,05	0,649	3,6
0,06	0,655	4,5
0,07	0,659	5,3
0,08	0,664	6,3
0,09	0,667	7,2
0,1	0,67	8,2
0,11	0,673	9,2
0,12	0,675	10,1
0,13	0,677	11
0,14	0,679	11,9
0,15	0,681	13
0,16	0,683	14
0,17	0,686	15,8
0,18	0,688	16,8
0,19	0,688	17
0,2	0,689	17,9

Tabela 5. Wartości napięć i prądów w tranzystorze przy stałej wartości napięcia U_CE =1[V].

Prąd IB [mA]	Napięcie UBE [V]	Prąd IC [mA]
0,01	0,592	0,4
0,02	0,617	1,1
0,03	0,632	1,9
0,04	0,642	2,7
0,05	0,649	3,6
0,06	0,655	4,4
0,07	0,66	5,4
0,08	0,665	6,2
0,09	0,669	7,1
0,1	0,672	8
0,11	0,675	9
0,12	0,677	10
0,13	0,679	10,9
0,14	0,681	11,8
0,15	0,684	12,8
0,16	0,685	13,7
0,17	0,687	14,7
0,18	0,689	15,5
0,19	0,691	16,6
0,2	0,692	17,5

Rysunek 4. Charakterystyka przejściowa prądu I_C w funkcji prądu I_­B dla dwóch wartości napięcia U_CE .

Rysunek 5. Charakterystyka wejściowa napięcia U_BE w funkcji prądu I_B dla dwóch wartości napięcia U_CE .

Wyznaczanie wartości parametrów macierzy h_e dla wybranego punktu pracy Q.

Rysunek 6. Charakterystyki statyczne tranzystora w układzie OE oraz wybrany punkt pacy Q.

Q ( U_CE = 0,55 V, U_BE = 0,652 V, I_B = 0,053 mA, I_C = 3,9 mA)

$$h_{11e} = \left. \ \frac{U_{\text{BE}}}{{I}_{B}} \right|U_{CE\ = 2V\ } = \frac{0,655V}{0,06mA} = 10,92k\mathrm{\Omega}$$

$$h_{12e} = \left. \ \frac{U_{\text{BE}}}{U_{\text{CE}}} \right|I_{B = 53uA} = \frac{0,652V}{0,6V} = 1,09$$

$$h_{21e} = \ \left. \ \frac{{I}_{c}}{I_{B}} \right|U_{CE = 0,55V} = \frac{4,5mA}{0,06mA} = 75$$

$$h_{22e} = \ \left. \ \frac{{I}_{c}}{{U}_{\text{CE}}} \right|I_{B = 53uA} = \frac{3,9mA}{0,6V} = 6,5 \times 10^{- 3}S$$

Wnioski

Na podstawie wyników pomiarów oraz sporządzonej charakterystyki I_C = f(U_CE) stwierdzamy, iż powyżej pewnego napięcia prąd kolektora prawie nie zależy od napięcia U_CE oraz że do wywołania dużej zmiany prądu kolektora I_C wystarczy mała zmiana napięcia baza-emiter ΔU_BE.. Podobnie zachowuje się charakterystyka U_BE = f(U_CE) .

Z charakterystyki I_C = f(I_B) przy stałym U_CE stwierdzamy, że jest ona zbliżona do prostej, więc prąd kolektora wzrasta proporcjonalnie wraz ze wzrostem prądu bazy. Dodatkowo widać, że prąd kolektora dużo większy przyrost natężenia w stosunku do prądu bazy. Z kolei w charakterystyce wejściowej napięcie U_BE nasyca się przy pewnej wartości prądu bazy.