Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego nr 4 Temat: Parametry czwórnikowe tranzystorów bipolarnych. Cel ćwiczenia: Zapoznanie się z parametrami czwórnikowymi tranzystora bipolarnego (admitancyjnymi [y], impedancyjnymi [z] i mieszanymi [h]). i. Wymagany zasób wiadomości. Do poprawnego wykonania ćwiczenia niezbędne jest opanowanie wiadomości na temat: 1. Znajomość równań opisujących tranzystor jako czwórnik. 2. Definicje elementów macierzy w określonym połączeniu tranzystora (np. parametry macierzy [h] w układzie OB i OE). 3. Znajomość rzędów wielkości i jednostek parametrów macierzy [h]. 4. Zależność parametrów czwórnikowych od prądów i napięć występujących na wejściu i wyjściu czwórnika. 5. Układy zastępcze tranzystora dla sygnałów zmiennych (np. hybryd Π w układzie OB i OE). 6. Definicje i sposoby wyznaczania częstotliwości granicznych tranzystora (przebieg h 21 w funkcji częstotliwości ). 7. Wpływ parametrów konstrukcyjnych na wartości: parametrów macierzy [h]; częstotliwości granicznych tranzystora. 8. Metody pomiarów parametrów czwórnikowych. 1
II. Wykonanie ćwiczenia. Pomiary parametrów macierzy typu [h] w układzie OE wykonujemy przy pomocy Testera Tranzystorów typu P-561 (Rys. 1). TRANSISTOR TESTER kω h 11 V/V h 12 TEST POINT PARAMETER A/A μs μa h 21 h 22 I CE0 I C ma NPN PNP I CB0 I EB0 U CE V I B E S U CE B C MAINS Rys. 1 Płyta czołowa Testera P - 561. 1. Badany tranzystor typu p - n - p lub n - p - n należy umieścić w podstawce i połączyć odpowiednio z gniazdami E, B, C na wejściu Testera. Dalsze postępowanie zostanie omówione na przykładzie pomiaru parametru h 11e. 2. Wstępne ustawienie zakresów pomiarowych Testera: - sprawdzić, czy pokrętła do skokowej i płynnej regulacji prądu bazy I B i napięcia kolektora U CE są ustawione w skrajnym lewym położeniu; - włączyć odpowiedni przycisk określający typ tranzystora P - N - P lub N - P - N; - wcisnąć klawisz wyboru mierzonego parametru h 11e i ustawić pokrętło wyboru zakresu w skrajnym prawym położeniu (co dla parametru h 11e odpowiada 30 kω); - wybrać zakres napięcia U CE = 3V; - wybrać zakres prądu I C = 10 ma. 2
3. Włączyć zasilanie Testera (MAINS). 4. Ustalanie punktu pracy tranzystora: - wcisnąć przycisk U CE, przy pomocy pokrętła U CE ustalić wartość napięcia np. U CE =2V na wskaźniku (TEST POINT); - wcisnąć przycisk I C, przy pomocy skokowej i płynnej regulacji I B ustalić wartość prądu I C =1mA na wskaźniku (TEST POINT). 5. Wybór zakresu pomiarowego parametru h 11e : - przy pomocy pokrętła zmiany zakresów dokonać wyboru zakresu pomiarowego parametru h 11e, przyjmując jako optymalny, zakres na którym możliwy jest odczyt wartości maksymalnej mierzonego parametru; - wartość mierzonego parametru odczytać ze wskaźnika PARAMETER. 6. Pomiar zależności h 11e w funkcji prądu I C. W celu zbadania wpływu zmian prądu I C na mierzony parametr przy ustalonym U CE (np. U CE =2V), należy zmierzyć wartości h 11e w funkcji zmian prądu (np. w zakresie od 1 ma do 10mA co 1mA). 7. Pomiar zależności : h 12e, h 21e i h 22e. - postępując analogicznie jak przy pomiarze h 11e należy wyznaczyć wpływ zmian prądu I C na pozostałe parametry; - przy pomocy pokrętła zmiany zakresów dokonać wyboru zakresu pomiarowego danego parametru h, przyjmując jako optymalny, zakres na którym możliwy jest odczyt wartości maksymalnej mierzonego parametru; - wartość mierzonego parametru odczytać ze wskaźnika PARAMETER. Można również badać wpływ napięcia na wartości parametrów, czyli h = f (U CE ) przy ustalonej wartości prądu I C. Punkt pracy tranzystora i zakres zmian prądu I C (ewentualnie U CE ) ustala prowadzący ćwiczenie. Prowadzone pomiary można powtórzyć dla innych tranzystorów. III. Opracowanie wyników. 3
1. Wykreślić przebiegi parametrów macierzy h w funkcji prądu I C i napięcia U CE na papierze milimetrowym. 2. Porównać otrzymane wykresy z przebiegami teoretycznymi. 3. Zinterpretować otrzymane charakterystyki. Sporządzone wykresy oraz wnioski zamieścić w sprawozdaniu. Wybrane parametry badanych tranzystorów Typ Rodzaj Materiał U CEOmax I Cmax P tot (P Cmax ) TG 5 PNP Ge 30 V 10 ma (75 mw) BC 109 C NPN Si 20 V 100 ma 300 mw BUYP 53 NPN Si 50 V 5 A 50 W 2N 3055 NPN Si 60 V 15 A 115 W TG 52 PNP Ge 30 V 150 ma 100 mw TG 3A PNP Ge 15 V 10 ma (75 mw) h 21e 25 90 A/A (U CE = 2 V, I C = 3 ma) 400 850 A/A (U CE = 5 V, I C = 2 ma) > 20 A/A (U CE = 5 V, I C = 5 A) 20 70 (I C = 4 A) 15 120 A/A (U CE = 0,7 V, I C = 250 ma) 70 130 A/A (U CE = 2 V, I C = 3 ma) 4
Strona tytułowa sprawozdania LABORATORIUM PRZYRZĄDÓW PÓŁPRZEWODNIKOWYCH Grupa... Zespół Nr ćwiczenia... Lp. Nazwisko i imię Ocena Data wykonania ćwiczenia... kol. wst. wyk. ćw.. Prowadzący zajęcia... 1. 2. 3................. Data oddania sprawozdania... 4.... TEMAT ĆWICZENIA:....... 5