WfiTJ	1.Urszula Jeleń 2.Marcin Sikora		Rok 2	Grupa : 2	Zespół: VII
Pracownia Fizyczna 2	Temat: Tranzystor.				Nr ćw. 124
Data wykonania: 24.11.1998	Data oddania: 01.12.1998	Zwrot do poprawy:	Data oddania:	Data zaliczenia:	OCENA:

Wprowadzenie

Tranzystorem nazywamy trójwarstwowy element półprzewodnikowy, który może służyć do wzmacniania sygnałów elektrycznych. Wzmacniające działanie tranzystora polega na tym, że niewielki i płynący pod wpływem niewielkiego napięcia prąd bazy może sterować przepływem wielokrotnie silniejszego prądu kolektora. Charakterystyczną cechą budowy tranzystora jest występowanie dwóch obszarów półprzewodnika jednego rodzaju, tworzących emiter i kolektor tranzystora - przedzielonych wąskim obszarem bazy o przeciwnym rodzaju przewodnictwa. Złącze baza - emiter jest spolaryzowane w kierunku przewodzenia, złącze baza - kolektor w kierunku zaporowym. Pod wpływem niewielkiego napięcia U_BE następuje przepływ elektronów z bazy do emitera i dziur z emitera do bazy. Przepływ elektronów stanowi pierwszą składową prądu bazy i_B1, jest on stosunkowo niewielki, jeżeli koncentracja elektronów w bazie jest mała. Decydujący dla działania tranzystora jest jednak dalszy ruch dziur w obszarze bazy. Ponieważ obszar bazy jest niewielki (szerokość rzędu 10m), wielkość dziur pod wpływem ruchów cieplnych, czyli dyfuzji, trafia do warstwy zaporowej baza - kolektor i przyśpieszona jej polem elektrycznym tworzy prąd kolektora i_K. Tylko nieliczne dziury rekombinują ze znajdującymi się w bazie elektronami. Dla podtrzymania tej rekombinacji konieczny jest dopływ do bazy elektronów, które stanowią drugi składnik prądu bazy i_B2. Aby wypadkowy prąd bazy i_B=i_B1+i_B2 mógł pozostać niewielki w porównaniu z i_K, konieczne jest więc, by baza była wąska i słabo domieszkowana.

Charakterystyką tranzystora nazywamy zależność prądu kolektora od prądu bazy i napięcia kolektor - emiter. Stosunek przyrostów prądu kolektora i_K i bazy i_B nazywamy współczynnikiem wzmocnienia prądowego. Jego wartość dla typowych tranzystorów jest rzędu 30 - 150. Współczynnik wzmocnienia zwykle oznacza się literą grecką  i wyraża jako:

w dowolnym punkcie charakterystyki.

W tranzystorze rzeczywistym współczynnik wzmocnienia jest względnie stały w tzw. Obszarze pracy aktywnej, tzn. w obszarze, w którym zależność i_K od U_KE jest słaba. Pozostałe dwa obszary pracy tranzystora to obszar nasycenia - obszar małych napięć U_KE i dużych prądów kolektora, w którym w efekcie oporność tranzystora jest bardzo mała i obszar odcięcia - poniżej linii I_K(U_KE) dla zerowego prądu bazy - w którym tranzystor ma bardzo dużą oporność.

Obszar charakterystyk tranzystora rzeczywistego jest ograniczony maksymalnym dopuszczalnym napięciem emiter - kolektor (U_KEmax) i maksymalną dopuszczalną mocą strat cieplnych P_A, określoną dla danej temperatury T_o. Warunek ten zapisany w postaci :

wyznacza na wykresie charakterystyk linię mocy admisyjnej, której nie wolno przekraczać przy pomiarze charakterystyk.

Schemat układu wykorzystywanego w ćwiczeniu przedstawiamy na poniższym rysunku:

Przebieg doświadczenia i opracowanie wyników

a) wykonaliśmy pomiary charakterystyk I_K(I_B,U_KE) dla wartości I_B równych: 50;100;200;300;400;500[A], przy napięciu U_KE 0,1;0,2;0,3;0,5;0,7;1;3;5;7;10[V]. Moc tranzystora odczytaliśmy z tabliczki informacyjnej zamieszczonej na stole laboratoryjnym P_tr=8 W.

Wyniki charakterystyk I_K(I_B,I_KE):

	IB1 =50 A	IB2 =100 A	IB3 =200 A	IB4 =300 A	IB5 =400 A	IB6 =500 A
UKE [V]	iK [mA]	iK [mA]	iK [mA]	iK [mA]	iK [mA]	iK [mA]
0,1	0,09	0,3	0,8	1,06	2,45	3,4
0,2	0,2	0,75	2,3	4,4	6,5	9
0,3	0,21	0,8	2,5	4,7	7	9,6
0,5	0,21	0,8	2,5	4,73	7,1	9,7
0,7	0,21	0,8	2,51	4,75	7,2	9,75
1	0,21	0,81	2,51	4,79	7,3	9,8
3	0,21	0,83	2,55	4,87	7,3	10
5	0,21	0,85	2,59	4,92	7,4	10,1
7	0,22	0,85	2,61	4,99	7,5	10,25
10	0,22	0,86	2,65	5,05	7,6	10,4

b) linię mocy admisyjnej możemy wykreślić znajac maksymalną dopuszczalną moc strat cieplnych P_A kożysając z zależności:

I_KU_KE <=P_A(T_o)

Przyjmując , że P_A(T_o)= 8 W możemy narysować wykres I_K(U_KE) = P_A(T_o) / U_KE

Wnioski:

Doświadczenie wyszło zgodne z teorią tj. za sprawą niewielkigo napięcia bazy możemy sterować przepływem wielokrotnie silniejszego prądu kolektora. Linię mocy admisyjnej wykreśliliśmy przyjmując, że maksymalna moc strat cieplnych była rówma 8 W . Nie jesteśmy pewni czy jest to prawidłowa wartość ale była to jedyna informacja o tym tranzystorze. Natomiast jeśli postąpiliśmy poprawnie to żadna charakterystyka nie przekroczyła tej linii ponieważ nawet dla prądu bazy I_B=500 μA prąd kolektora wynoi I_K=0,0104 A dla U_KE=10 V.Aby przeciąć linię admisyjną prąd kolektora musiałby mieć wartość powyżej 0,8 A (patrz wyk. linii admisyjnej).

Więc wyznaczone charakterystyki znajdują się w obszarze poniżej linii admisyjnej.

---