ch-ki tr bip - Scalak

ELEMENTY ELEKTRONICZNE – LAB.: Ch-ki stałoprądowe tranzystorów bipolarnych
Ćwiczenie 5
CHARAKTERYSTYKI STAŁOPRĄDOWE
TRANZYSTORÓW BIPOLARNYCH
Wstęp
Celem ćwiczenia są pomiary wybranych charakterystyk stałoprądowych tranzystorów
bipolarnych oraz wyznaczenie na ich podstawie parametrów: ICS, IES, m, n, N, I równań
Ebersa-Molla:
uBC
u BE
iC   N I ES (e nUT 1)  ICS (e mU T 1)
iE  I ES (e
u BE
nUT
 1)   I I CS (e
u BC
mU T
(1)
 1)
(2)
Konspekt – przygotowanie przed zajęciami
Konspekt, który należy przygotować na zajęcia składa się z części teoretycznej związanej
z tematem ćwiczenia oraz z części praktycznej – schematy montażowe układów pomiarowych
zrealizowane z wykorzystaniem modelu DMP5 (rys.1).
Przebieg ćwiczenia
1 . S T A N O W IS K O P O M IA R O W E
Stanowisko pomiarowe zbudowane jest z dydaktycznego modelu pomiarowego DMP5,
dwukanałowego zasilacza Agilent E3646A, oraz dwóch multimetrów Agilent 34401A. Dodatkowo
w trakcie pomiarów może być wykorzystany komputer z odpowiednimi aplikacjami pomiarowymi
zaprojektowanymi w środowisku LabView.
Uz1
ZP5
ZP1
T1
ZP6
Uz2(B)
Uz2
Uz2(E)
ZP2
ZP7
ZP3
ZP4
ZP8
GND
Rys. 1. Rozmieszczenie połączeń i kontaktów na płytce modelu DMP5.
Katedra Elektroniki AGH
ver. 1.3
1
ELEMENTY ELEKTRONICZNE – LAB.: Ch-ki stałoprądowe tranzystorów bipolarnych
Do pomiarów charakterystyk tranzystora bipolarnego służy dydaktyczny model pomiarowy
DMP5. Na rys. 1 przedstawiono połączenia i kołki do montażu elementów i podłączenia
przyrządów pomiarowych. Na rysunku 2 przedstawiono tranzystor przylutowany do pomocniczej
płytki, która jest montowana na płytce modelu DMP5. Obcięty lewy, górny narożnik ułatwia
lokalizację końcówek tranzystora.
Rys. 2. Płytka z zamontowanym tranzystorem bipolarnym. Ścięty narożnik oznacza kolektor (C).
2 . P O M IA R Y C H A R A K T E R Y S T Y K W Y J Ś C IO W Y C H i P R Z E Ś C IO W Y C H
Pomiary polegają na zdjęciu charakterystyk wyjściowych IC = f(UCE) dla kilku wartości prądu
bazy dla normalnej, aktywnej polaryzacji tranzystora i inwersyjnej. Uzyskane wyniki pozwolą
również na narysowanie ch-ki przejściowej. Na rysunku 3 przedstawiono schemat pomiarowy.
Ponieważ na wyposażeniu stanowiska pomiarowego są tylko dwa multimetry Agilent 34401A,
zatem do pomiaru napięcia należy wykorzystać woltomierz zasilacza Uz1 (co oznaczono linią
przerywaną na poniższym rysunku). Multimetry należy wykorzystać jako amperomierze.
Kondensator C1 (np. 100nF) pełni rolę zabezpieczenia przed wzbudzaniem się układu.
C1
R1
A
A
V
Uz1
Uz2
Rys. 3. Schemat układu do pomiaru charakterystyk wyjściowych tranzystora bipolarnego.
Pomiary
 Połączyć układ do badania ch-k wyjściowych tranzystora bipolarnego według schematu
pomiarowego z rysunku 3. Zastosować rezystor R1 o wartości 100k.
 Wykonać pomiary charakterystyk wyjściowych tranzystora dla prądów bazy 10A,
20A, 30A, 40A, 50A, 60A przy polaryzacji normalnej.
UWAGA: Zakładając, że na złączu baza-emiter spolaryzowanym w kierunku
przewodzenia występuje spadek napięcia 0,7V to rezystor R1 połączony szeregowo
z bazą określa wartość prądu bazy (w tym przypadku: I B  (Uz2  0,7V ) 100k ).
Można zatem ustawić następujące wartości napięcia Uz2: 1,7V; 2,7V; 3,7V; 4,7V;
5,7V; 6,7V, aby uzyskać zadane wartości prądów bazy.
Katedra Elektroniki AGH
ver. 1.3
2
ELEMENTY ELEKTRONICZNE – LAB.: Ch-ki stałoprądowe tranzystorów bipolarnych



Zamienić miejscami końcówki kolektora i emitera tranzystora poprzez odpowiednie
umieszczenie płytki pomocniczej tranzystora na płytce DMP5 – praca inwersyjna.
Zamienić rezystor R1 na 10k.
Przeprowadzić pomiary charakterystyk wyjściowych tranzystora dla prądów bazy
100A, 200A, 300A, 400A przy polaryzacji inwersyjnej.
UWAGA: Prąd bazy analogicznie jak w poprzednim przypadku określa rezystor R1
połączony szeregowo ze złączem baza-kolektor wynoszący teraz 10k.
Przy pomiarach charakterystyk wyjściowych dla tranzystora w konfiguracji
inwersyjnej ograniczyć zakres napięć Uz1 do 5V.
Do zbierania wyników pomiarów można wykorzystać komputerową aplikację
pomiarową. W takim przypadku należy wykonać pomiary dla większej liczby prądów
bazy („gęstsze” pomiary) niż to zalecono w poprzednich punktach.
Opracowanie wyników
 W sprawozdaniu na podstawie zebranych wyników wykreślić ch-ki wyjściowe
tranzystora dla pracy normalnej i inwersyjnej.
 Na podstawie tych ch-k wyznaczyć napięcie Early’ego dla polaryzacji normalnej i
inwersyjnej.
 W oparciu o ch-ki wyjściowe wyznaczyć współczynniki wzmocnienia prądowego  dla
pracy normalnej i inwersyjnej. Na ich podstawie obliczyć wartości współczynników 
dla pracy normalnej i inwersyjnej tranzystora bipolarnego.





UWAGA: Wartości  określić dla UCE i UEC wynoszących 4V.
Narysować ch-ki przejściowe dla kilku napięć UCE (np. 4V, 6V, 8V, lub inne).
Wyznaczyć współczynnik wzmocnienia prądowego  na podstawie ch-k przejściowych.
Porównać otrzymane wyniki z wynikami uzyskanymi z ch-k wyjściowych.
Określić wpływ napięcia UCE na parametr 
Skomentować otrzymane wyniki i porównać z danymi katalogowymi badanego
tranzystora.
3 . P O M IA R Y C H - K D I O D Y E M IT E R O W E J I K O LE K T O R O W E J
Na podstawie charakterystyki prądowo-napieciowej diody emiterowej i kolektorowej można
wyznaczyć rewersyjne prądy nasycenia złącz tranzystora (ICS, IES) oraz współczynniki nieidealności
– emisji – (m, n). Pomiary należy wykonać w układzie wspólnej bazy (baza „na masie”)
przedstawionym na rysunku 4. Do pomiaru napięcia UBC wykorzystać woltomierz zasilacza Uz1.
Powyższe parametry należy wyznaczyć analogicznie jak dla diody (ćwiczenie nr 1).
Uz1
C1
A
V
Uz2
V
R2
Rys. 4. Pomiary charakterystyk złącz tranzystora bipolarnego (dioda emiterowa i kolektorowa).
Katedra Elektroniki AGH
ver. 1.3
3
ELEMENTY ELEKTRONICZNE – LAB.: Ch-ki stałoprądowe tranzystorów bipolarnych
Pomiary
 Połączyć układ do badania ch-k diody emiterowej i kolektorowej według rysunku 4.
Zwrócić uwagę na właściwe podłączenie zasilaczy. Wartość rezystora R2 wynosi 100,
a C1 = 100nF (podobnie jak poprzednio zabezpieczenie przed wzbudzeniem układu).
 Wykonać pomiary diody emiterowej: zależność prądu kolektora (polaryzacja normalna)
od napięcia baza-emiter. Drugie złącze (baza-kolektor) spolaryzować napięciem 0 i 3V.



UWAGA: Pomiary wykonujemy podobnie jak przy badaniu charakterystyki diody
w zakresie prądów od 1A do 20 mA, ustalając wartości napięcia (Uz2)
polaryzującego badane złącze tak, aby otrzymywać 3 pomiary na zmianę prądu o
jedną dekadę wartości (1, 2, 5, 10, 20, 50, 100...). Notujemy dokładne odczyty
napięcia polaryzującego badane złącze i prąd płynący przez złącze.
Zamienić końcówki emitera i kolektora – praca inwersyjna.
Wykonać pomiary diody kolektorowej: zależność prądu emitera od napięcia
baza-kolektor. Drugie złącze (baza-emiter) spolaryzować napięciem 0V i 3V. Pomiary
wykonać analogicznie jak poprzednio (przy polaryzacji normalnej).
Do zbierania wyników można wykorzystać komputerową aplikację pomiarową.
Opracowanie wyników
 W sprawozdaniu na podstawie zebranych wyników wykreślić zależności prądów od
napięcia w skali półlogarytmicznej.
 W oparciu o wykonane wykresy wyznaczyć wartości prądów nasycenia dla złącz
baza-emiter i baza-koletor.
 Wyznaczyć współczynniki nieidealności dla obu złącz.
 Dla badanego tranzystora zapisać układ równań Ebersa-Molla z obliczonymi
wartościami parametrów.
 Skomentować otrzymane wyniki i porównać z danymi katalogowymi badanego
tranzystora.
Katedra Elektroniki AGH
ver. 1.3
4