19.11.2011

Laboratorium z podstaw elektroniki

Nr ćwiczenia: 2

Cel ćwiczenia: Badanie charakterystyk elementów półprzewodnikowych

Data wykonania pomiarów: 8.11.2011

Grupa: A

A. Badanie charakterystyki diod półprzewodnikowych

1. Schemat stanowiska pomiarowego

Rys. 1. Schemat stanowiska pomiarowego z diodą półprzewodnikową dla kierunku przewodzenia

Rys. 2. Schemat stanowiska pomiarowego z diodą półprzewodnikową dla kierunku zaporowego

2. Tabele pomiarów

Dioda	1				2
Lp.	IF, mA	UF, V	IR, mA	UR, V	IF, mA	UF, V	IR, mA	UR, V
	6,1	0,66	0,1	1,24	0	0,37	1,2	4,22
	10,4	0,69	0,2	2,55	10,7	0,26	4,3	4,7
	17,6	0,72	0,3	3,74	18,6	0,45	7,7	4,87
	22,5	0,73	0,4	4,06	26,7	0,55	14,5	5,02
	29,2	0,75	0,5	5,06	32,4	0,56	25,5	5,12
	35	0,76	0,6	6,14	40,2	0,59	39,5	5,19
	43,7	0,77	0,7	7,24	48	0,62	43,5	5,2
	48,5	0,78			54,4	0,62	61,9	5,26
	56,3	0,79			62,5	0,74	81	5,28
	63,4	0,8
	72,9	0,8

Tabela 1. Wyniki pomiarów napięcia i natężenia prądu dla diody

Wyjaśnienia symboli użytych w tabeli:

I_F- natężenie prądu przewodzenia diody

U_F- napięcie przewodzenia diody

I_R- natężenie prądu wstecznego diody

U_R- napięcie prądu wstecznego diody

3. Wykresy

Wykres 1. Charakterystyka diody nr 1 w kierunku przewodzenia

Wykres 2. Charakterystyka diody nr 1 w kierunku zaporowym

Wykres 3. Charakterystyka diody nr 2 w kierunku przewodzenia

Wykres 4 Charakterystyka diody nr 2 w kierunku zaporowym

4. Wnioski

Analizując wykres nr 2 otrzymujemy, że maksymalne natężenie prądu na diodzie nr 1 wyniosło tylko 0,7 mA. Jest to maksymalna wartość prądu jaką dioda jest w stanie przepuścić. Przy takim natężeniu prądu, występuje napięcie 7,2 V. Możemy zatem przyjąć tę wartość jako napięcie przebicia dla tej diody.

Porównując charakterystyki obu diod zauważamy, że dioda nr 2 otrzymywała w kierunku zaporowym duże zmiany natężenia przy małych zmianach napięcia, dochodzące wartością prawie do 80 mA. Można wywnioskować, że dioda nr 2 była diodą Zenera.

B. Badanie charakterystyki tranzystora

1. Schemat stanowiska pomiarowego

Rys. 3. Schemat stanowiska pomiarowego do badania charakterystyk tranzystora

2. Tabele pomiarów

Charakterystyka	Wejścia		Przejściowa		Wyjścia
L.p.	IB, mA	UBE, V	IB, μA	IC, mA	IC, mA	UCE, V
	0,000	0,370	0,067	13,000	7,10	0,05
	0,044	0,700	0,107	28,300	13,60	0,08
	0,096	0,710	0,150	48,200	21,30	0,11
	0,143	0,720	0,217	60,900	27,90	0,15
	0,211	0,720	0,264	67,300	38,10	0,25
	0,257	0,710	0,320	73,300	45,20	0,58
	0,306	0,710	0,377	78,200	52,60	1,03
	0,355	0,710	0,417	81,200	59,10	1,57
	0,416	0,710	0,453	83,500	65,60	2,38
	0,473	0,710	0,518	87,300	76,00	4,53
	0,519	0,710

Tabela 2. Wyniki pomiarów napięcia i natężenia pomiędzy różnymi elementami tranzystora

Wyjaśnienia symboli użytych w tabeli:

I_B- natężenie prądu bazy

U_BE- napięcie pomiędzy bazą a emiterem

I_C- natężenie prądu na kolektorze

U_CE- napięcie prądu pomiędzy kolektorem a emiterem

3. Obliczenia

Wzór na współczynnik wzmocnienia prądowego:

lp.	IB, μA	IC, mA	β
	0,067	13,000	194,03
	0,107	28,300	264,49
	0,150	48,200	321,33
	0,217	60,900	280,65
	0,264	67,300	254,92
	0,320	73,300	229,06
	0,377	78,200	207,43
	0,417	81,200	194,72
	0,453	83,500	184,33
	0,518	87,300	187,84

Tabela 3. Wartość współczynnika wzmocnienia prądowego

4. Wykresy

Wykres 5. Charakterystyka wejściowa tranzystora

Wykres 6. Charakterystyka przejściowa tranzystora

Wykres 7. Charakterystyka wyjściowa tranzystora

Wykres 8. Zależność współczynnika β od natężenia prądu bazy (I_B)

6. Wnioski

Podczas badani charakterystyki wejściowej tranzystora pojawiły się błędne wyniki- w połowie doświadczenia otrzymane wartości ukazują chwilowe lepsze przewodzenie tranzystora, co nie jest prawdą, Przy tworzeniu wykresu wynik te ( tabela 2, nr 4. i 5.) zostały odrzucone.

Porównując, otrzymane wykresy charakterystyk tranzystora (wykres 6 i 8) z charakterystykami wzorcowymi, stwierdzamy, że pomiary sygnału wejściowego i wyjściowego są zgodne ze wzorcami, natomiast błędy pojawiły się przy badaniu współczynnika β: w końcowej części wykresu (od 9,25 mA) linia trendu zaczyna rosnąć podczas gdy we wzorcu maleje.

I_F,

mA

U,

V

I_R

mA

U_R

V

I_F,

mA

U_F,

V

I_R

mA

U_R

V

I_C, mA

U_BE,

V

I_C,

mA

I_B,

μA

β

I_C,

mA

I_C, mA

U_CE,

V

I_B,

μA

---