Data wykonania ćwiczenia 6.11.2013	Sprawozdanie III	Air2013_el_s_a21_7_3
Magdalena Zabel Tomasz Szulc Bartłomiej Wiśniewski	Lab. 04 Badanie tranzystora bipolarnego BC547 (płytka tranzystory)	Ocena:

1. Wiadomości teoretyczne na temat tranzystorów.

Tranzystory – półprzewodnikowe elementy elektryczne, posiadające zdolność wzmacniania sygnału elektrycznego(umożliwiają sterowanie „dużego” prądu poprzez znacznie „mniejszy” prąd).

Tranzystor który badamy jest tranzystorem bipolarnym. Stanowi on kombinację dwóch półprzewodnikowych złączy p-n, wytworzonych w jednej płytce półprzewodnika. Procesy zachodzące w jednym złączu oddziałowują na drugie, a nośnikami ładunku elektrycznego są dziury i elektrony. Schemat tranzystora bipolarnego(N-P-N).

Wyróżniamy tranzystory typu:

1. P – N – P

2. N – P – N

Tranzystor składa się z dwóch połączonych ze sobą diod o wspólnej warstwie n lub p. Dołączona do warstwy wspólnej elektroda nazywamy Bazą. Działanie tych tranzystorów różni się tylko kierunkiem przepływu ładunków elektrycznych.
Napięcia w tranzystorze oznaczamy poprzez litery B,C,E. Dla przykładu napięcie bazy to UB, napięcie emitera to UE, a napięcie między dwoma elektrodami opisujemy podwójnym indeksem.
Np. napięcie między bazą a kolektorem oznaczamy – UBC.

Wzmocnienie prądowe tranzystora.
Prąd płynący przez kolektor jest proporcjonalny do prądu bazy. Współczynnikiem proporcjonalności jest  β – wzmocnienie prądowe tranzystora, czyli stosunek miedzy prądem kolektora, a prądem bazy = $\frac{\text{Ic}}{\text{Ib}}$. Zwykle to wzmocnienie wynosi β ≈ 100. Prąd kolektora I^­_c narasta wraz z napięciem baza-emiter β - razy szybciej niż prąd tego złącza I_b. Prąd kolektora zależy od prądu bazy, lecz słabo zależy od napięcia kolektor-emiter(U_CE).

Rezystancja dynamiczna.
W elemencie nieliniowym opisuje zmiany zachodzące w otoczeniu obranego punktu pracy.
Informuje nas o wartości przyrostu prądu w elemencie przy określonej zmianie napięcia. Dla elementów liniowych(np. rezystor) jest ona liniowa i zawsze taka sama, a dla elementów nieliniowych(np. dioda półprzewodnikowa) jest ona zmienna i zależy od wartości prądu i napięcia stałego określającego punkt pracy elementu. Możemy określić ją wzorem:



dU, dI - przyrosty napięć i natężeń w otoczeniu obranego punktu pracy.
 – kąt nachylenia stycznej do wykresu U=f(I), przechodzącej przez obrany punkt pracy do osi poziomej.
k – współczynnik proporcjonalności zależny od obranego układu jednostek.

Stan pracy tranzystora:

Tranzystor bipolarny składa się z dwóch złączy PN, które mogą być spolaryzowane w kierunku przewodzenia lub zaporowym. Dzięki temu można wyznaczyć cztery stany pracy tranzystora.

Tranzystor pracujący w układach analogowych musi być w stanie aktywnym, natomiast w układach cyfrowych w stanie zatkania lub nasycenia.

Parametry graniczne tranzystorów.
(w nawiasie parametry tranzystora BC547)

Parametry maksymalne
V_CEOmax – dopuszczalne napięcie CE(45 V)
V_CESmax – dopuszczalne napięcie CB(50 V)
V_EBOmax – dopuszczalne napiecie EB(6.0 V)
I_C – Dopuszczalny prąd C(500 mA)
P_D – moc strat(625 mW)

1. Przebieg ćwiczenia.

   1. Badanie wzmocnienia prądowego tranzystora.

• Wykres 1. Charakterystyka I_c=f(I_B)

$$\mathbf{\beta =}\frac{\mathbf{I}\mathbf{c}}{\mathbf{I}\mathbf{b}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{8,2}}{\mathbf{0,088}}\mathbf{= 93,2}$$

2.2 Zdejmowanie charakterystyki wyjściowej.

• Wyznaczanie rezystancji przyrostowej baza – emiter

R_B2 = $\frac{0.2}{1*0.001} = 200$[Ω]

R_B1 = $\frac{0.1}{1*0.001} = 100$[Ω]

1. Zdejmowanie charakterystyk wyjściowych.

• Błędy mierników cyfrowych

Dla napięć:

RANGE – zakres, RESOLUTION – rozdzielczość

digits – jednostka rozdzielczości

Przykładowy pomiar(Dla napięcia U_c = 7 V)
RANGE = 20 V
RESOLUTION= 10 mV
Błąd pomiaru :
U_c = 7 ± (0,5% * 7 V + 2 * 10mV) = (7 ± 0,07) V

Dla prądów:

Dla prądu I_C =4 mA
ZAKRES = 20 mA
ROZDZIELCZOŚĆ = 10 μA
Ic = ± (0,8% * 4mA + 2 * 10uA) = (4 ± 0,05) mA

Dane katalogowe tranzystora BC547 oraz dla porównania dane tranzystora BC548

Model tranzystora	BC547	BC548
Typ Przewodnictwa	N – P – N	N – P – N
PC	500 [mW]	500 [mW]
UCE	45[V]	30[V]
UCB	50[V]	30[V]
UEB	6[V]	5[V]
ICmax	0.1[A]	0.1[A]
Tj	150^oC	150^oC
Ft	300[MHz]	300[MHz]
Hfe	110 min	110 min

T_j – Ograniczenie temperatury
F_t – Maksymalna częstotliwość
H_fe – Współczynnik wzmocnienia prądowego(β)

Zastosowania tranzystorów bipolarnych

Tranzystor jako wzmacniacz :
Tranzystor pracujący w stanie aktywnym może być wykorzystany do budowy układu będącego wzmacniaczem natężenia prądu elektrycznego. Małe zmiany prądu elektrycznego płynącego w obwodzie bazy powodują duże zmiany prądu płynącego w obwodzie kolektora. W zależności od konstrukcji układu można uzyskać wzmocnienie prądu, napięcia lub obu tych wielkości.

Tranzystor jako Przełącznik:
Przy pracy tranzystora jako przełącznik wykorzystuje się przejście między stanem nasyconym (tranzystor włączony) a zatkanym (tranzystor wyłączony). Taki tryb pracy tranzystora jest stosowany w niektórych układach impulsowych oraz cyfrowych.