Wydział: MECHANICZNY TECHNOLOGICZNY

Kierunek: MECHANIKA I BUDOWA MASZYN

Grupa: II

Sekcja: I

Data: 09.05.2001r.

Elektronika i techniki mikroprocesorowe

SPRAWOZDANIE

Temat: Elementy elektroniczne.

Wykonał:

Burszczan Ireneusz

1. CEL ĆWICZENIA.

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z zasadą działania, budową i parametrami tranzystora bipolarnego oraz jego zastosowanie w układach wzmacniających.

2. WSTĘP TEORETYCZNY

Tranzystor bipolarny jest to trójkońcówkowy element półprzewodnikowy zawierający dwa złącza półprzewodnikowe.

Materiałem wyjściowym półprzewodnika jest obecnie krzem domieszkowany np. fosforem

(typ n) lub galem (typ p). Aby tranzystor mógł pracować z dwoma zaciskami wejściowymi i dwoma wyjściowymi, jedna z jego końcówek musi być wykorzystana dwukrotnie i nazywana jest wspólną. wynikają stąd trzy możliwe układy pracy tranzystora: ze wspólną bazą wspólnym kolektorem i wspólnym emiterem, przy czym najczęściej stosowany jest trzeci z wymienionych układów. Procesy zachodzące w jednym złączu oddziaływują na drugie, a nośnikami ładunku elektrycznego są elektrony i dziury, o czym świadczy przymiotnik bipolarny. Tranzystory typu p-n-p i n-p-n różnią się tylko w polaryzacji zewnętrznych źródeł napięcia i w kierunku przepływów prądów.

Są możliwe trzy układy pracy tranzystora:

• ze wspólną bazą (WB);

• ze wspólnym kolektorem (WC);

• ze wspólnym emiterem (WE).

Rys. 1. Schematyczna budowa tranzystorów, symbol oraz oznaczenia końcówek dla dwóch możliwych wersji tranzystora n-p-n i p-n-p.

Znaczną większość produkowanych obecnie tranzystorów stanowią tranzystory krzemowe, wykonywane metodą dyfuzji (tranzystory planarne i epitaksjano-planarne). Tranzystor umieszczony jest w hermetycznej zamkniętej obudowie metalowej, ceramicznej lub plastykowej, która nie tylko chroni przed uszkodzeniami mechanicznymi, ale w tranzystorach średniej i dużej mocy umożliwia skuteczne odprowadzanie ciepła. Aby móc przeprowadzić analizę układów zawierających tranzystor, należy znając jego podstawowe parametry, które można wyznaczyć ze znajomości zależności charakterystyk miedzy prądami i napięciami poszczególnych elektrod.

4. PRZEBIEG ĆWICZENIA.

4.1. Schemat układu pomiarowego.

Rys. 2. Schematyczny układ do zdejmowania charakterystyk statycznych (dla prądów i napięć stałych) tranzystora ze wspólnym emiterem (WE).

4.2. Wyniki pomiarów.

Do pomiarów zastosowano mierniki o podziałce 60. Zakresy mierników wynoszą odpowiednio:

U_BE - 1,2 V;

U_CE - dwa zakresy 1,2 V i 12V.

I_B - 0,3 mA;

I_C - 30 mA; natomiast

Pomiar pierwszy przy I_B = const.

IB [mA]=const	UCE [V]	IC [mA]	UBE [V]
0,05	0,15 0,2 2 3,6 4,8 6 7,6 8,6 9,5 10,3 11,1 11,2	2 3,5 4,5 4,8 4,8 4,9 5 5 5 5,1 5,1 5,1	0,55 0,56 0,56 0,56 0,56 0,56 0,56 0,56 0,56 0,56 0,56 0,56
0,01	0,1 0,1 0,2 0,2 0,2 0,3 1 2 3,4 4,6 7,1 8,7 10 10,7	1,5 2,7 5,5 6,7 8 9 9 9,2 9,4 9,5 9,7 10 10,3 10,5	0,56 0,58 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,58 0,58 0,58

Pomiar drugi przy U_CE = const.

UCE [V]=const	IC [mA]	IB [mA]	UBE [V]
1	0,5 0,5 0,5 0,5 1 4,5 10,5 16,5 17,5 19	0 0 0 0 0,0075 0,05 0,115 0,175 0,19 0,205	0,22 0,3 0,34 0,42 0,5 0,56 0,61 0,64 0,65 0,66
5	0,5 0,5 0,5 0,5 1 3 13,5 17 19,5 21,5	0 0 0 0 0,0075 0,03 0,14 0,18 0,195 0,215	0,06 0,16 0,24 0,36 0,5 0,54 0,62 0,64 0,64 0,64

4.3 Charakterystyki statyczne.

Po zdjęciu charakterystyk statycznych tranzystora w układzie pracy ze wspólnym emiterem, możemy wyznaczyć następujące zależności:

I_C = f(U_CE) dla I_B = const;

I_C = f(I_B) dla U_CE = const;

U_BE = f(I_B) dla U_CE = const;

U_BE = f(U_CE) dla I_B = const;

Zależności te przedstawiłem na poniższym wykresie czteroćwiartkowym:

4.4. Obliczenia współczynników nachylenia.

Impedancja wejściowa.

I_C I_B U_BE

7 0,075 0,56

11 0,12 0,6

Wsteczna transmitancja napięciowa.

I_C U_CE U_BE

3,5 0,08 0,56

8 0,18 0,58

Transmitancja prądowa.

I_C U_CE U_BE

7 0,075 0,56

11 0,12 0,6

Admitancja wyjściowa.

I_C U_CE U_BE

3,5 0,08 0,56

8 0,18 0,58

5. WNIOSKI.

Tak samo jak w diodach tranzystor bipolarny zaczyna przewodzić powyżej 0,7V. Dzięki małym prądem podanym na bazę tranzystora można sterować dużym prądem baza-emiter, którego przepływ uzależniony jest od rodzaju tranzystora (p-n-p, n-p-n).

Tranzystor czyli inaczej wzmacniacz charakteryzuje się właściwością wzmacniania sygnału wejściowego w zależności od sterującego tym wzmocnieniem prądu bramki. Współczynnik wzmocnienia prądowego określa zdolność danego tranzystora do wzmacniania sygnału wejściowego. Wzmocnienia mocy dla przykładu wynika z transformacji małej rezystancji wejściowej na dużą rezystancję wyjściową. Jest to podstawową cechą wykorzystywaną w układach transformatorowych. Ważnym parametrem charakteryzującym tranzystor jest jego współczynnik wzmocnienia prądowego określający wzmocnienie sygnału wyjściowego w stosunku do sygnału wejściowego.

n

p

n

p

n

p

n-p-n

p-n-p

B

B

C

E

C

E

---