tranzystor, Elektrotechnika, Materiały cudze, Elektrotechnika new, 3seria

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Badanie tranzystora bipolarnego
Strona 1/7
Badanie tranzystora bipolarnego
1.Wiadomości wstępne
Tranzystor jest to przeważnie trójkońcówkowy element półprzewodnikowy zdolny do
wzmacniania sygnałów prądu stałego i zmiennego.
Tranzystor bipolarny ma strukturę n-p-n lub p-n-p, w którego działaniu istotną rolę odgrywają
oba rodzaje nośników (dziury oraz elektrony - stąd nazwa bipolarny).
Każdy tranzystor bipolarny składa się z dwóch złączy p-n położonych blisko siebie. Biorąc
pod uwagę kolejność ułożenia warstw rozróżniamy tranzystory typu p-n-p lub n-p-n. Każdy z
obszarów p, n, p tranzystora stanowi jedną z jego elektrod, których nazwy i symbole są
następujące:
- emiter E,
- baza B,
- kolektor C (lub K).
Oznaczenia poszczególnych typów tranzystorów oraz uproszczone schematy obszarów
przedstawiono na rys. 2.1.
Złącze p-n od strony emitera nazywa się złączem emiterowym (elektrody emiter -
baza) a złącze p-n od strony kolektora złączem kolektorowym (elektrody kolektor - baza).
Aby tranzystor pracował jako wzmacniacz należy złącze emiterowe spolaryzować
przepustowo, natomiast złącze kolektorowe spolaryzować zaporowo - rys. 2.2.
Działanie tranzystora jako wzmacniacza w dużym uproszczeniu polega na tym, że prąd
płynący w obwodzie kolektor - emiter jest prawie ściśle proporcjonalny do prądu płynącego w
obwodzie baza - emiter, ale wielokrotnie większy.
Gdy prąd bazy nie płynie (I
B
= 0) prąd w obwodzie kolektor - emiter (I
C
) również nie płynie,
gdyż złącze kolektor-baza jest spolaryzowane zaporowo (płynie tylko niewielki prąd
spowodowany zanieczyszczeniami półprzewodnika). Przez doprowadzenie napięcia między
bazę a emiter następuje przepływ prądu bazy I
B
między bazą a emiterem, przez co do obszaru
bazy zostają wprowadzone nośniki ładunków elektrycznych, które wobec małej grubości bazy
dyfundują do obszaru kolektora, powodując zmniejszenie rezystancji obwodu kolektor -
emiter i wzrost prądu kolektora I
C
. Tak więc wymuszając w obwodzie wejściowym
tranzystora zmiany prądu bazy, uzyskujemy nawet kilkaset razy większe zmiany prądu
kolektora.
Tranzystor jako element trójkońcówkowy musi mieć jedną końcówkę wspólną dla
wejścia i wyjścia. Uwzględniając dodatkowo fakt, że dla uzyskania wzmocnienia mocy jest
wymagane, aby baza była jedną z elektrod wejściowych można wyróżnić trzy konfiguracje
pracy tranzystora (rys. 2.3 ):
- układ ze wspólnym emiterem ( oznaczany WE lub OE ),
- układ ze wspólną bazą ( WB lub OB ),
- układ ze wspólnym kolektorem ( WC lub OC ).
Każdy z wymienionych układów ma inne właściwości elektryczne co przedstawia tabela 2.1.
Badanie tranzystora bipolarnego
Strona 2/7
Tabela 2.1. Parametry układów pracy tranzystora.
Parametry Układ
układu
OE OB OC
Rezystancja wejściowa średnia mała b.duża
do 5000  do 1500 do 2 M
Rezystancja wyjściowa duża b.duża mała
do 500 k do 2 M do 500
Wzmocnienie prądowe duże  1 jak OE
do 1000
Wzmocnienie napięciowe duże, jak OE 
kilkaset
Wzmocnienie mocy b.duże, duże, małe,
kilka tysięcy kilkaset kilka-
dziesiąt
Najczęściej stosowanym jest układ ze wspólnym emiterem-OE.
Do podstawowych parametrów tranzystora należą tzw. zwarciowe współczynniki
wzmocnienia prądowego określone następującymi zależnościami:
- dla układu OB:
=
I
I
C
(2.1)
E
- dla układu OE:
=
I
I
C
(2.2)
B
- dla układu OC:
+ 1=
I
I
E
(2.3)
B
Współczynnik zawiera się w granicach 0,900-0,995.
Współczynnik wynosi od kilkunastu do kilkudziesięciu.
Ważnymi parametrami tranzystora są tzw. prądy zerowe, które wskazują na jakość
złączy tranzystora, a więc pozwalają stwierdzić, czy dany tranzystor jest nieuszkodzony.
Prąd zerowy emitera - I
EB0
- jest to prąd wsteczny złącza emiter-baza mierzony przy
rozwartym kolektorze i określonym napięciu wstecznym.
 Badanie tranzystora bipolarnego
Strona 3/7
Prąd zerowy kolektora - I
CB0
- jest to prąd wsteczny złącza kolektor - baza mierzony przy
rozwartym emiterze i określonym napięciu wstecznym.
Prąd zerowy kolektor-emiter - I
CE0
- jest to prąd mierzony przy rozwartym obwodzie bazy.
Wartości poszczególnych prądów zerowych wynoszą od kilku do kilkudziesięciu A i
rosną wraz z temperaturą co może doprowadzić do uszkodzenia tranzystora.
Poszczególne typy tranzystorów opisane są m.in.przez charakterystyki, które podają
wzajemne zależności pomiędzy prądami przepływającymi przez tranzystor a napięciami
występującymi między jego elektrodami.
Charakterystyki statyczne tranzystora przedstawiają zależności między prądami i
napięciami stałymi lub wolnozmiennymi.
Podstawowe charakterystyki statyczne tranzystora to:
-charakterystyka wejściowa,
-charakterystyka wyjściowa,
-charakterystyka przejściowa,
-charakterystyka zwrotna.
Dla układu OE są to następujące zależności:
I
B
=f(U
BE
) przy U
CE
=const - charakterystyka wejściowa,
I
C
=f(U
CE
) przy I
B
=const - charakterystyka wyjściowa,
I
C
=f(I
B
) przy U
CE
=const - charakterystyka przejściowa,
U
BE
=f(U
CE
) przy I
B
=const - charakterystyka zwrotna.
Przykładowe rodziny charakterystyk dla układu OE przedstawiono na rys. 2.4.
2.Wykonanie ćwiczenia
Przed wykonaniem pomiarów należy ustalić, jaki tranzystor będzie badany w ćwiczeniu i
dla niego określić:
- typ tranzystora,
- struktura (n-p-n lub p-n-p),
- dane katalogowe (dopuszczalne wartości prądów i napięć).
Podczas wykonywania pomiarów nie wolno przekraczać dopuszczalnych wartości
prądów i napięć podanych w katalogu.
2.1. Wyznaczanie charakterystyk statycznych tranzystora
W układzie z rys. 2.5 (układ OE) wyznaczyć charakterystyki:
- wejściową - I
B
= f (U
BE
) przy U
CE
= const,
- przejściową - I
C
= f(I
B
) przy U
CE
= const,
- wyjściową - I
C
= f (U
CE
) przy I
B
=const,
- zwrotną - U
BE
= f (U
CE
) przy I
B
=const,
dla trzech wartości parametru stałego podanych przez prowadzącego.
Wyniki pomiarów umieścić w tabeli 2.2, a rodziny poszczególnych charakterystyk narysować
na papierze milimetrowym.
Dla dowolnego punktu z charakterysyki przejściowej wyznaczyć współczynnik
wzmocnienia prądowego 
 Badanie tranzystora bipolarnego
Strona 4/7
Tabela 2.2.Charakterystyki statyczne tranzystora bipolarnego.
Tranzystor typ ...
U
CE
=...
U
CE
=
U
CE
=
I
B
=
I
B
=
I
B
=
I
B
I
C
U
BE
I
B
I
C
U
BE
I
B
I
C
U
BE
U
CE
U
BE
I
C
U
CE
U
BE
I
C
U
CE
U
BE
I
C
mA mA
V
mA mA
V
mA mA V
V
V mA
V
V mA
V
V
mA
0
2
4
.
.
.
0
2
4
.
.
.
0
2
4
.
.
.
0
0,2
0,4
0,8
1
3
5
7
10
0
0,2
0,4
0,8
1
3
5
7
10
0
0,2
0,4
0,8
1
3
5
7
10
20
20
20
3. Zagadnienia do samodzielnego opracowania.
1.Rodzaje tranzystorów bipolarnych.
2.Zasada działania tranzystora.
3.Układy pracy tranzystorów.
4.Charakterystyki tranzystorów.
4. Literatura.
1) Majka K., Tymiński J.: Elektryfikacja rolnictwa. PWRiL, Warszawa 1979.
2) Marciniak W.: Przyrządy półprzewodnikowe i układy scalone. WNT, Warszawa 1979.
3) Masewicz T.: Radioelektronika dla praktyków. WKiŁ, Warszawa 1986.
4) Praca zbiorowa pod red. F. Przezdzieckiego: Laboratorium elektrotechniki i
elektroniki.PWN, Warszawa 1982.
5) Przezdziecki F., Opolski A.: Elektrotechnika i elektronika. PWN, Warszawa 1986.
 Badanie tranzystora bipolarnego
Strona 5/7
[ Pobierz całość w formacie PDF ]