Instytut Fizyki ul Wielkopolska 5 70-45 Szczecin Pracownia Elektroniki Pomiar parametrów tranzystorów (Oprac dr Radosław Gąsowski) Zakres materiału obowiązujący do ćwiczenia: zasada działania tranzystora bipolarnego (podwójne złącze p-n); tranzystor jako czwórnik podstawowe układy pracy tranzystora, parametry tranzystora; typy tranzystorów stosowanych w elektronice; graficzne metody wyznaczania statycznych i dynamicznych parametrów
Przebieg ćwiczenia Połączenie układu pomiarowego Połączyć obwód według schematu Przed rozpoczęciem łączenia odczytać typ badanego tranzystora i sprawdzić na końcu instrukcji jego polaryzację (pnp lub npn) Właściwą polaryzację należy uwzględnić przy podłączeniu zasilaczy Ponadto należy odczytać parametry graniczne dla badanego tranzystora i nie należy ich przekraczać podczas pomiaru Niestosowanie się do powyższych zaleceń grozi zniszczeniem tranzystora Typ tranzystora i odczytane parametry zapisać na karcie pomiarowej i umieścić w sprawozdaniu Płytka pomiarowa ma I C - ZASILACZ + R R ma U BE I B V U CE V - ZASILACZ + Rys Pomiar charakterystyki I C =f(u CE ) Wykonać pomiary zależności I C =f(u CE ) dla ustalonych wartości prądu bazy (I B =const) Zagęścić pomiary w zakresie 0-V Nie przekraczać wartości dopuszczalnych dla danego tranzystora Wykonać minimum 5 pomiarów dla ustalonej wartości prądu bazy Tabela pomiarowa: Typ i nr amperom I B : Klasa: Typ i nr woltom U CE : Klasa: Typ i nr amperom I C : Klasa: I B [ma] Zakres[mA] Lp U CE [V] Zakres[V] I C [ma] Zakres[mA]
Pomiar charakterystyki I C =f(i B ) Wykonać pomiar zależności I C =f(i B ) przy zachowaniu U CE =const Wykonać minimum 5 pomiarów Tabela pomiarowa: Typ i nr woltom U CE : Klasa: Typ i nr amperom I B : Klasa: Typ i nr amperom I C : Klasa: U CE [V] Zakres[V] Lp I B [ma] Zakres[mA] I C [ma] Zakres[mA] 4 Pomiar charakterystyki U BE =f(i B ) Wykonać pomiar zależności U BE =f(i B ) przy zachowaniu U CE =const Wykonać minimum 5 pomiarów Tabela pomiarowa: Typ i nr woltom U CE : Klasa: Typ i nr amperom I B : Klasa: Typ i nr woltom U BE : Klasa: U CE [V] Zakres[V] Lp I B [ma] Zakres[mA] U BE [V] Zakres[V] 5 Pomiar charakterystyki U BE =f(u CE ) Wykonać pomiary zależności U BE =f(u CE ) dla ustalonych wartości prądu bazy (I B =const) Zagęścić pomiary w zakresie 0-V Nie przekraczać wartości dopuszczalnych dla danego tranzystora Wykonać minimum 5 pomiarów dla ustalonej wartości prądu bazy
Tabela pomiarowa: Typ i nr amperom I B : Klasa: Typ i nr woltom U CE : Klasa: Typ i nr woltom U BE : Klasa: I B [ma] Zakres[mA] Lp U CE [V] Zakres[V] U BE [V] Zakres[V] Opracowanie wyników Sporządzić dla poszczególnych punktów ćwiczeniowych odpowiednie tabele zastępując kolumny z zakresem kolumnami z dokładnością pomiarową: Tabela wyników dla punktu : Typ i nr amperom I B : Klasa: Typ i nr woltom U CE : Klasa: Typ i nr amperom I C : Klasa: I B [ma] I B [ma] Lp U CE [V] U CE [V] I C [ma] I C [ma] Tabela wyników dla punktu : Typ i nr woltom U CE : Klasa: Typ i nr amperom I B : Klasa: Typ i nr amperom I C : Klasa: U CE [V] U CE [V] Lp I B [ma] I B [ma] I C [ma] I C [ma] 4
Tabela wyników dla punktu 4: Typ i nr woltom U CE : Klasa: Typ i nr amperom I B : Klasa: Typ i nr woltom U BE : Klasa: U CE [V] U CE [V] Lp I B [ma] I B [ma] U BE [V] U BE [V] Tabela wyników dla punktu 5: Typ i nr amperom I B : Klasa: Typ i nr woltom U CE : Klasa: Typ i nr woltom U BE : Klasa: I B [ma] I B [ma] Lp U CE [V] U CE [V] U BE [V] U BE [V] Uzyskane wyniki przedstawić wraz z niepewnościami w postaci graficznej jako rodziny charakterystyk statycznych (rys) I C [ma] I B [ma] U CE [V] U BE [V] Rys 5
Wybrać i zaznaczyć na odpowiednich charakterystykach spoczynkowy punkt pracy Q UWAGA: Wartości prądów i napięć (I B, I C, U CE lub I B, U BE, U CE, zależnie od charakterystyki) określających położenie punktu pracy Q na poszczególnych charakterystykach powinny być takie same Korzystając z odpowiednich charakterystyk określić rezystancję wejściową r we, rezystancję wyjściową r wy oraz małosygnałowy współczynnik wzmocnienia prądowego β badanego tranzystora Wielkości te wyznaczyć jako iloraz przyrostów wartości odpowiednich napięć i (lub) prądów względem spoczynkowego punktu pracy Q a) Rezystancje wejściową r we wyznaczamy z charakterystyki wejściowej U BE =f(i B ) Na charakterystyce zaznaczyć dwa dodatkowe punkty i leżące po obu stronach punktu pracy Odczytać dla nich wartości U BE i I B Określić rezystancję wejściową korzystając ze wzoru: r we U BE U = BE I B I B b) Rezystancję wyjściową r wy wyznaczamy z wybranej charakterystyki wyjściowej I C =f(u CE ) Podobnie jak poprzednio należy zaznaczyć na charakterystyce dwa dodatkowe punkty i, odczytać dla nich wartości U CE i I C, a następnie określić rezystancję wyjściową zgodnie ze wzorem: r wy U CE U = CE I C I C c) Małosygnałowy współczynnik wzmocnienia prądowego β wyznaczamy z charakterystyki przejściowej I C =f(i B ) Zaznaczyć na charakterystyce dwa dodatkowe punkty i, odczytać dla nich wartości I B i I C oraz określić współczynnik wzmocnienia prądowego zgodnie ze wzorem: 6
I C I β = C I B I B Przedstawić na wykresach sposób wyznaczania poszczególnych wartości napięcia i natężenia stosowanych w powyższych wzorach Określić niepewności r we, r wy, β Uzyskane wyniki wraz z jednostkami przedstawić w tabeli: tranzystor r we [Ω] r we [Ω] r wy [Ω] r wy [Ω] β β Przykładowe obliczenia Dla każdego punktu ćwiczenia podać po przykładzie obliczenia wyznaczanej wielkości oraz jej niepewności, wg schematu: wzór końcowy = podstawione zmierzone wielkości wraz z jednostkami = wynik końcowy Dyskusja i wnioski Przeprowadzić analizę otrzymanych wyników i niepewności Zestaw przyrządów i wyposażenia Zasilacz ZT-980-M; Zasilacz stabilizowany IZS-5/7; Multimetr M-800 szt 4 Miernik uniwersalny LAVO-PT; 5 Tranzystory 4szt (BD40, BD55, BD54, BC); 6 Potencjometr R; 7 Przewody szt 7
Literatura Śledziewski R, Elektronika dla fizyków, PWN, Warszawa 98; Książkiewicz A, Elementy i podzespoły elektroniczne, WNT, Warszawa 987; Rusek M, Pasierbiński J, Elementy i układy elektroniczne w pytaniach i odpowiedziach, WNT, Warszawa 99; 4 Fulińska K (red), Opisy i instrukcje do ćwiczeń laboratoryjnych z fizyki cz III, PWN, Warszawa 97) 8