BADANIE TRANZYSTORA BIPOLARNEGO

Transkrypt

1 BADANIE TRANZYSTORA BIPOLARNEGO CEL poznanie charakterystyk tranzystora bipolarnego w układzie WE poznanie wybranych parametrów statycznych tranzystora bipolarnego w układzie WE PRZEBIEG ĆWICZENIA: 1. POMIARY CHARAKTERYSTK I PRĄDÓW ZEROWYCH TRANZYSTORA W UKŁADZIE WE 1.1. OGLĘDZINY Dokonać oględzin tranzystora bipolarnego określając jego: oznaczenie, topologię wyprowadzeń (baza, kolektor, emiter), typ obudowy. Zaznajomić się z danymi katalogowymi badanego tranzystora. UWAGA: Karta katalogowa tranzystora znajduje się w odrębnej instrukcji Charakterystyka wejściowa - WE W układzie WE jak na rys. 1 wyznaczyć metodą punkt po punkcie charakterystykę wejściową = f(u BE ). Do zasilenia układu (napięcia U dc1 ) wykorzystać zasilacz laboratoryjny. Napięcie zasilające U dc1 nie powinno przekraczać 5V. Przed rozpoczęciem łączenia układu ustawić potencjometr P1 położeniu minimum (lewe skrajne). Zmieniając położenie potencjometru P1 od minimum do maksimum odczytywać prąd (amperomierz A 1 ) oraz napięcie U BE (woltomierz V 1 ). Wyniki zapisać w tabeli 1. Prąd bazy badanego tranzystora nie może przekroczyć 5 ma!!!. Wyniki pomiarów należy zapisywać do tabeli 1. UWAGA: Zakresy pomiarowe: woltomierze V1 2V, amperomierz A1 2mA. Rys.1. Schemat układu do pomiaru charakterystyki wejściowej - WE 1

2 Tabela 1. Charakterystyka wejściowa WE U BE U BE Charakterystyka wyjściowa - WE W układzie WE jak na rys. 2 wyznaczyć metodą punkt po punkcie charakterystykę wyjściową I C = f( ) przy = const. Przed rozpoczęciem łączenia układu ustawić potencjometr P1 położeniu minimum (lewe skrajne). Za pomocą potencjometru P1 utrzymywać stałą wartość prądu (amperomierz A1). Zmieniając napięcie zasilające U dc2 odczytać napięcie (woltomierz V1) i prąd I C (amperomierz A2). Wynik zapisać w tabeli 2. Pomiary należy przeprowadzić dla dwóch wartości prądu bazy =1, 2 oraz 3 µa. UWAGA: Zakresy pomiarowe: woltomierz V1 2V, amperomierze A1 2µA, A2 2mA. Rys.2. Schemat układu do pomiaru charakterystyki wyjściowej i przejściowej - WE 2

3 Tabela 2. Charakterystyka wyjściowa - WE UCE =1µA =2µA =3µA 1.4. Charakterystyka przejściowa - WE W układzie WE jak na rys. 2 wyznaczyć metodą punkt po punkcie charakterystykę przejściową prądową I C = f( ) przy = const. Przed rozpoczęciem łączenia układu ustawić potencjometr P1 położeniu minimum (lewe skrajne). Za pomocą zasilacza DC2 ustawić stałą wartość napięcia =5V (woltomierz V1). Zmieniając wartość rezystancji potencjometru P1 zmieniamy prąd (amperomierz A1) i odczytując prąd I C (amperomierz A2). Wyniki zapisujemy w tabeli 3. Pomiary powtórzyć dla wartości napięć =1 i 15V. UWAGA: Zakresy pomiarowe: woltomierz V1 2V, amperomierze A1 2µA, A2 2 ma. Tabela 3. Charakterystyka przejściowa - WE [µa] =5V =1V =15V 1.5. Pomiar prądu zerowego I CE Zmierzyć prąd zerowy I CE przy rozwartym złączu BE w układzie jak na rys.3. Za pomocą zasilacza DC2 ustawić napięcie =2V (woltomierz V1), wówczas złącza: kolektorowe CB i emiterowe BE są spolaryzowane w kierunku zaporowym. Odczytać prąd I CE (amperomierz A1). Wynik zapisać w tabeli 4. UWAGA: Zakresy pomiarowe: woltomierz V1 2 V, amperomierz A1 2 µa. 3

4 Rys. 3 Schemat pomiarowy do wyznaczania prądu zerowego I CE Tabela 4. Prąd zerowy I CE I CE [µa] 1.5. Pomiar prądu zerowego I CB Zmierzyć prąd zerowy I CB przy rozwartym złączu BE w układzie jak na rys.4. Napięcie zasilające należy przyłożyć pomiędzy kolektor a bazę tranzystora. Za pomocą zasilacza DC2 ustawić napięcie wyjściowe U CB =2V (woltomierz V1), wówczas złącze emiterowe CB jest spolaryzowane w kierunku zaporowym. Odczytać prąd zerowy I CB (amperomierz A1). Wynik zapisać w tabeli 5. UWAGA: Zakresy pomiarowe: woltomierz V1 2 V, amperomierz A1 2 µa. Tabela 5. Prąd zerowy I CB Rys.4. Schemat układu do pomiaru prądu zerowego I CB I CB [µa] 2. OBLICZENIA WYBRANYCH PARAMETRÓW TRANZYSTORA W UKŁADZIE WE 2.1. Wzmocnienie prądowe h 21e 4

5 Na podstawie charakterystyki wyjściowej I C = f( ) (patrz rys. 5), korzystając z tab. 2 obliczyć wzmocnienie prądowe h 21e ze wzoru IC h21 e = przy = const. I B2 I B1 Obliczenia przeprowadzić przy różnych napięciach i zapisać w tabeli 6. Tabela 6. Wzmocnienie prądowe h 21e h 21e [A/A] 2.2. Konduktancja wyjściowa h 22e Na podstawie charakterystyki wyjściowej I C = f( ) (patrz rys. 5), korzystając z tab. 2 obliczyć konduktancję wyjściową h 22e ze wzoru I C h22 e = ' przy = const. UCE Obliczenia przeprowadzić przy różnych prądach I E i zapisać w tabeli 7. Tabela 7. Konduktancja wyjściowa h 22e [µa] h 22e [ms] I C 3 I C I C 2 1 Rys.5. Sposób określania parametrów h 21e oraz h 22e 2.3. Zwarciowy współczynnik wzmocnienia prądowego dla prądu stałego β Na podstawie pomiarów z tabeli 3 (charakterystyka przejściowa) obliczyć współczynnik β ze wzoru ( IC ICE ) IC β = przy = const. I I B B 5

6 Wyniki obliczeń zanotować w tabeli 8 i przedstawić na wykresie β =f( ). Tabela 8. Wzmocnienie prądowe β WB [µa] β [A/A] Sprawozdanie I. Część formalna: a) temat ćwiczenia laboratoryjnego, b) skład zespołu laboratoryjnego, c) data wykonania ćwiczenia. II. Część pomiarowa: a) schemat układu pomiarowego, b) dane katalogowe badanego tranzystora, c) wykaz przyrządów pomiarowych, d) wyniki pomiarów zestawione w tabelach. III. Część wynikowa: a) obliczenia parametrów tranzystora w układzie WE: o wzmocnienie prądowe h 21e, o konduktancja wyjściowa h 22e, o zwarciowy współczynnik wzmocnienia prądowego β. b) charakterystyki badanego tranzystora w układzie WE: o wejściowa = f(u BE ), o wyjściowa I C = f( ), o przejściowa I C = f( ), o wzmocnienia prądowego β =f( ). c) prądy zerowe I CB oraz I CE, d) oszacowanie dokładności stosowanych metod pomiarowych. IV. Wnioski dotyczące: o parametrów h 21e, h 22e, β, o charakterystyk wejściowej, wyjściowej, przejściowej i wzmocnienia prądowego, o prądów zerowych I CB oraz I CE, o porównania wzmocnień prądowych h 21b oraz β. V. Karta pomiarowa z podpisem prowadzącego Wymagania symbole, oznaczenia i rodzaje tranzystorów bipolarnych, budowa i zasada działania tranzystora bipolarnego dryftowego, budowa i zasada działania tranzystora bipolarnego bezdryftowego, 6

7 Literatura zakresy (stany) pracy tranzystora bipolarnego, punkt pracy i układy ustalania punktu pracy tranzystora bipolarnego, parametry charakterystyczne i graniczne tranzystora bipolarnego (definicje i oznaczenia), prądy zerowe tranzystora bipolarnego, właściwości tranzystora bipolarnego w układzie wspólnej bazy WE, charakterystyki wyjściowe, wejściowe, przejściowe i zwrotne w układzie WE, wpływ temperatury na charakterystyki i parametry tranzystora bipolarnego, małosygnałowy układ zastępczy typu hybryd π tranzystora w układzie WE, parametry h macierzy hybrydowej tranzystora jako czwórnika w układzie WE, zastosowanie tranzystorów bipolarnych, układy pomiarowe do wyznaczania charakterystyk w ćwiczeniu TBWE, sposoby wyznaczania parametrów ćwiczeniu TBWE: o wzmocnienie prądowe h 21e ; o konduktancja wyjściowa h 22e ; o współczynnik wzmocnienia prądowego dla prądu stałego β ; obliczanie rozpływu prądów i spadków napięć w tranzystorach. 1. Marciniak W.: Przyrządy półprzewodnikowe i układy scalone (rozdz ). Warszawa, WNT Rusek M., Pasierbiński J.: Elementy i układy elektroniczne w pytaniach i odpowiedziach (rozdz. 4). Warszawa, WNT Katalogi firmowe tranzystorów bipolarnych. 7