POLITECHNIKA RZESZOWSKA Katedra Podstaw Elektroniki

Podstawy Elektroniki-laboratorium IIED

TRANZYSTOR BIPOLARNY

PUNKT PRACY

Damian Bętkowski 2EDL01B

Data: 29.03.2007 oraz 12.04.2007

Sprawozdanie nr 6.

1. Badanie charakterystyk wyjściowych tranzystora 2N2904.

Dane katalogowe: 2N2904, 60/40V, 0,6A, 0,8W, >200MHz, B>100

1. tabele pomiarowe:

Ic	Uce	Ib
mA	V	uA
7,25	1,4	86
7,52	2,8
7,7	3,9
8	4,8
8,1	6,1
8,12	6,5
8,2	6,8
8,34	7
8,42	7,3
6,92	0,2	96
8,08	0,6
8,22	1,4
8,38	2,1
8,62	3,7
8,7	4,8
8,94	6,1
9	6,3
9,02	6,5
9,18	6,9
9,42	7,4
4,2	0,1	60
4,98	1,4
5,02	1,7
5,22	2,7
5,34	4,3
5,36	5,1
5,48	6,3
5,6	6,5
5,66	7

2. 
   charakterystyki wyjściowe tranzystora:

Dla otrzymanych wyników stwierdzamy, że punkt pracy tego tranzystora osiągniemy dla prądu bazy Ib=96uA.

2. Badanie tranzystora w układzie z wymuszonym prądem bazy.

a)obliczenia dla ustalonego punktu pracy Ic=10mA, Uce=6,5V.

Obliczamy współczynnik wzmocnienia tranzystora:




• Dla Ucc=15V










3. badanie wpływu zmiany prądu bazy na stabilność ustalonego punktu pracy:

• schemat pomiarowy:




• tabela pomiarowa:

Ucc=10V				Ucc=15V
Ic	Uce	Rb1		Ic	Uce	Rb1
[mA]	[V]	k		[mA]	[V]	k
6,12	2,4	0		9,9	2,3	0
5,56	3,1	10		9,04	3,45	10
5,06	3,7	20		8,34	4,41	20
4,66	4,32	30		7,64	5,2	30
4,3	4,7	40		7	5,9	40
3,98	5,1	50		6,6	6,5	50
3,7	5,53	60		6,18	7,1	60
3,46	5,84	70		5,78	7,6	70
3,24	6,1	80		5,45	8,03	80
3,04	6,3	90		5,14	8	90

• charakterystyki Ic=f(Uce) dla określonych zmian prądu bazy:




Zmianę prądu bazy realizowaliśmy poprzez dołączenie do rezystora Rb, rezystora dekadowego, którego wartość zmienialiśmy o ok. 6,66% co do wartości rezystora Rb.

Otrzymaliśmy następujące rezultaty:

• dla 10V

-zmiana prądu bazy o 6,66% spowodowała zmianę prądu kolektora o 9,1%,

-zmiana prądu bazy o 33,3% spowodowała zmianę prądu kolektora o 34,96%.

• dla 15V

-zmiana prądu bazy o 6,66% spowodowała zmianę prądu kolektora o 8,6%,

- zmiana prądu bazy o 33,3% spowodowała zmianę prądu kolektora o 33,3%.

4. Wnioski:

Prezentowany układ jest układem polaryzacji tranzystorów bipolarnych, który eliminuje wpływ zmian napięcia UBE na punkt pracy. Dzieje się tak dzięki ustaleniu punktu pracy stałym prądem bazy. Przykład ten nie jest przykładem godnym, ponieważ punkt pracy mocno zależny od parametru B, a rozrzut tego parametru jest bardzo duży dla tego samego typu tranzystorów.

Zatem punkt pracy mocno zależy od:

- zmian parametrów tranzystora od temperatury,

- rozrzutu produkcyjnego parametrów tranzystora,

- zmian B w funkcji temperatury i od rozrzutu tego parametru, a w zdecydowanie

mniejszym stopniu od zmian i rozrzutu UBE.

3. Badanie tranzystora ze sprzężeniem kolektorowym.

Modyfikacja polega na tym, że rezystor RB jest podłączony do kolektora, a nie do zasilania UCC.

1. obliczenia:

dla Ucc=15V










I_C=(U_CC- U_BE)/(R_C + R_B/)=9,03mA

2. schemat układu:




3. wpływ napięcia zasilania na punkt pracy tranzystora:

• tabele pomiarowe i charakterystyki:

Ic	Uce	Ucc
[mA]	[V]	[V]
0,44	0,95	1,5
0,76	1,14	2,1
1,62	1,58	3,6
2,14	1,8	4,5
2,74	2,1	5,7
3,52	2,45	7
4,22	2,73	8,2
4,74	2,94	9,1
5,34	3,18	10,1
6,5	3,63	12,1
7,3	3,94	13,4
8,34	4,32	15,2
8,78	4,35	15,8
9,56	4,63	17
10,24	4,86	18,2
10,74	5,03	19

4. wpływ wartości prądu bazy na prąd kolektora,

• schemat pomiarowy:

• tabele pomiarowe i charakterystyki:

Ucc=15V				Ucc=20V
Ic	Uce	Rb1		Ic	Uce	Rb1
[mA]	[V]	k		[mA]	[V]	k
8,32	4,29	0		11,22	5,38	0
8,26	4,37	1		11,21	5,41	1
8,2	4,45	2		11,1	5,53	2
8,14	4,52	3		11,02	5,68	3
8,08	4,6	4		10,92	5,78	4
8,02	4,68	5		10,84	5,88	5
7,96	4,76	6		10,84	5,87	6
7,9	4,8	7		10,76	6	7
7,84	4,91	8		10,68	6,09	8
7,78	4,98	9		10,6	6,18	9
7,78	4,97	10		10,54	6,27	10
7,72	5,05	11		10,5	6,33	11
				10,42	6,42	12
				10,34	6,5	13
				10,28	6,61	14
				10,2	6,7	15
				10,14	6,78	16




Zmianę prądu bazy realizowaliśmy poprzez dołączenie do rezystora Rb, rezystora dekadowego, którego wartość zmienialiśmy o ok. 3% co do wartości rezystora Rb.

Otrzymaliśmy następujące rezultaty:

• dla 15V

-zmiana prądu bazy o 6% spowodowała zmianę prądu kolektora o 1,4%,

-zmiana prądu bazy o 33% spowodowała zmianę prądu kolektora o 6,4%.

• dla 20V

-zmiana prądu bazy o 6% spowodowała zmianę prądu kolektora o 1,06%,

- zmiana prądu bazy o 33% spowodowała zmianę prądu kolektora o 6,06%.

5. Wnioski:

Układ ten charakteryzuje się lepszą stałością punktu pracy niż wcześniej zaprezentowany. Charakterystycznym jest również dla niego to, że nie dopuszcza do tego, aby tranzystor wszedł w stan nasycenia nawet przy bardzo dużej wartości b. Dzieje się tak dzięki zastosowaniu ujemnego sprzężenia zwrotnego, realizowanego przez włączenie rezystora RB między kolektor i bazę - stąd też jego nazwa -układ ze sprzężeniem kolektorowym. Układ przeciwdziała wzrostowi prądu kolektora i wejściu tranzystora w stan nasycenia. Taka jest idea zastosowania ujemnego sprzężenia zwrotnego, jakie jest zastosowane w tym układzie. Przyglądając się wynikom widać, że układ polaryzacji ze sprzężeniem kolektorowym jest zdecydowanie mniej wrażliwy na zmiany  i U_BE niż układ z wymuszonym prądem bazy.

4. Układ z potencjometrycznym zasilaniem bazy.

1. Schemat układu:




b) wpływ napięcia zasilania na punkt pracy tranzystora:

• tabele pomiarowe i charakterystyki:

Ic	Uce	Ucc
[mA]	[V]	[V]
0,1	2,9	2,2
0,22	3,2	3,6
0,62	3,9	5
1,06	4,5	6,2
1,56	5	7,3
2,06	5,55	8,4
2,82	6,18	10,1
3,4	6,62	11,3
4,08	7,08	12,7
4,86	7,5	14,4
5,24	7,7	15,3







1. wpływ zmiany rezystancji R2 na wartość prądu kolektora:

• schemat układu:




• tabele pomiarowe i charakterystyki:

Ucc=11,5V				Ucc=15V
Ic	Uce	R2B		Ic	Uce	R2B
[mA]	[V]	k		[mA]	[V]	k
3,44	6,55	0		5,18	7,61	0
3,52	6,43	5		5,28	7,48	5
3,6	6,33	10		5,36	7,38	10
3,64	6,24	15		5,42	7,28	15
3,7	6,17	20		5,46	7,2	20
3,76	6,1	25		5,5	7,1	25
3,8	6,05	30		5,56	7,06	30
3,82	6	35		5,58	7	35
3,86	5,69	40		5,58	6,94	40




Zmianę prądu I2 realizowaliśmy poprzez dołączenie do rezystora R2, rezystora dekadowego, którego wartość zmienialiśmy o ok. 10% co do wartości rezystora R2.

Otrzymaliśmy następujące rezultaty:

• dla 11,5V

-zmiana prądu I2 o 10% spowodowała zmianę prądu kolektora o 2,27%,

-zmiana prądu I2 o 30% spowodowała zmianę prądu kolektora o 5,54%.

• dla 15V

-zmiana prądu I2 o 10% spowodowała zmianę prądu kolektora o 1,8%,

- zmiana prądu bazy o 30% spowodowała zmianę prądu kolektora o 4,42%.

3. wnioski:

W układzie tym występuje zmiana U_BE pod wpływem zmian temperatury T, dlatego nie należy stosować tego układu. Punkt pracy zależy od wartości parametru . Rozrzut wartości tego współczynnika jest dla tego samego typu tranzystora bardzo duży, więc może spowodować dużą zmianę punktu pracy. Tranzystor nie może wchodzić w stan nasycenia, co w przypadku wzmacniacza jest niedopuszczalne.
Widać, iż niewielki wzrost napięcia Uce powoduje duży wzrost prądu kolektora, co jest stanowczo niekorzystne.

5. Układ z potencjometrycznym zasilaniem bazy i sprzężeniem emiterowym.

1. schemat układu




2. obliczenia:

• dla Ucc=10V













Z powodu braku dostępności dokładnej wartości rezystora Re, zastosowaliśmy rezystor o wartości
, co przesunęło nam punkt pracy do wartości Ic=8,87mA.

c) wpływ napięcia zasilania na punkt pracy tranzystora:

• tabele pomiarowe i charakterystyki:

Ic	Uce	Ucc
[mA]	[V]	[V]
0	1,84	1,8
0,1	2,9	3,1
0,22	3,39	3,7
0,6	4,42	5,2
0,96	5,52	6,5
1,28	5,82	7,5
1,84	6,81	9,2
2,22	7,46	10,4
2,68	8,2	11,7
3,1	8,8	12,8
3,52	9,44	14,1
4	9,8	14,8







3. wpływ zmiany rezystancji R2 na wartość prądu kolektora:

• schemat układu:




• tabele pomiarowe i charakterystyki:

Ucc=10V				Ucc=15V
Ic	Uce	R2b		Ic	Uce	R2b
[mA]	[V]	k		[mA]	[V]	k
2,12	7,2	0		3,86	9,84	0
2,22	7,09	5		4	9,65	5
2,32	6,98	10		4,12	9,49	10
2,4	6,78	15		4,24	9,34	15
2,46	6,79	20		4,34	9,22	20
2,52	6,71	25		4,42	9,1	25
2,58	6,64	30		4,5	9	30




Zmianę prądu I2 realizowaliśmy poprzez dołączenie do rezystora R2, rezystora dekadowego, którego wartość zmienialiśmy o ok. 10% co do wartości rezystora R2.

Otrzymaliśmy następujące rezultaty:

• dla 10V

-zmiana prądu I2 o 10% spowodowała zmianę prądu kolektora o 4,5%,

-zmiana prądu I2 o 30% spowodowała zmianę prądu kolektora o 11,6%.

• dla 15V

-zmiana prądu I2 o 10% spowodowała zmianę prądu kolektora o 3,5%,

- zmiana prądu bazy o 30% spowodowała zmianę prądu kolektora o 8,9%.

3. wnioski:

Stosowany układ różni się od omawianych wcześniej układów tym, że wartości rezystorów wynikały z wybranego punktu pracy czyli były określane przez napięcie U_CE i prąd I_C. W tym układzie użycie czterech rezystorów pozwala na wybór dwóch z nich R_E i co umożliwia optymalizację niektórych właściwości układu, jak stałość punktu pracy czy też wzmocnienie.

Układ zapewnia dobrą stabilizację punktu pracy. Rozróżniamy dwa rodzaje sprzężenia zwrotnego: dodatnie i ujemne. Dodatnie rodzaje sprzężenie zwrotne wykorzystywane jest np. w generatorach i przerzutnikach, natomiast ujemne w układach wzmacniaczy w celu polepszenia ich parametrów.

15










---