Úvod Elektrotechnická měření ESP Konstrukce Teorie Kontakt

5 - Měření A-V (V-A) charakteristiky tranzistoru

Zadání úlohy:

Změřte statické A-V charakteristiky křemíkového tranzistoru v zapojení SE (společný emitor) pro UCE=(1;2;...;18) V po 2 V a IB=(3 až 12) mA po 3 mA. Graficky znázorněte všechny charakteristyky. Pro pracovní bod P ( UCE= 12 V a IB = 6 mA) určete všechny hybridní parametry. 

Pozn.: Jedná se spíše o A-V (ampérvoltové) charakteristiky než od charakteristyky V-A (voltampérové), jak se většinou uvádí.

Seznam požitých přístorů:

Teoretický rozbor:

Tranzistor je polovodičová součástka se dvěma PN přechody. Tranzistor má tři elektrody, a to bázi (slouží k řízení tranzistoru), kolektor a emitor. Báze je mnohem tenčí oproti ostatním elektrodám (až 100x). Emitor je oproti kolektrou více dotován. Podle základního polovodičového materiálu rozlišujeme tranzistory na křemíkové a germániové. Dále mužeme rozlišovat dva typy bipolarních tranzistorů, a to NPN a PNP.

Tranzistor se používá jako zesilovač signálu nebo jako spínač. Je též součástí mnoha jiných zařízení, jako jsou například integrované obvody TTL.

V-A charakteristika bipolarního tranzisotru je podobná A-V charakteristice pentody.

Hybridní parametry:

Jsou to parametry, pomocí nichž se tranzistor tzv. linearizuje. Při výpočtech (např. návrhu zesilovače) se pak tranzistor nahrazuje schématem, ve kterém tyto parametry figurují.

náhradni schema

Parametr h11 má význam vstupního odporu a platí pro něj:

\(h_{11}=\frac{u_1}{i_1} \Big|_{u_2=0} \; \; (\mathrm{\Omega} ) \)

Parametr h12 se nazývá zpětný napěťový přenos a definuje jak výstupní napětí ovlivnuje napětí vstupní. Platí pro něj:

\(h_{12}=\frac{u_1}{u_2}\Big|_{i_1=0} \; \;(- )\)

Parametr h21 proudový zesilovací činitel. Udává, kolikkrát se zvětší výstupní proud oproti vstupnímu. Má různou hodnotu pro střídavý a stejnosměrný proud. Platí pro něj vztah:

\(h_{21}=\frac{i_2}{i_1}\Big|_{u_2=0} \; \;(-)\)

Parametr h22 má význam výstupní vodivosti tranzistoru. Proto pro něj platí:

\(h_{22}=\frac{i_2}{u_2}\Big|_{i_1=0} \;\;(\mathrm{S} )\)

Schéma zapojení:

Schéma

Postup měření:

Vstupní charakteristika:

  1. Nastavíme UCE na 12 V (při druhém měření na 8 V).
  2. Nastavujeme IB podle zadání a odečítáme napětí UBE.

Výstupní charakteristika:

  1. Nastavíme proud bází na 3 mA (pak na 6, 9 a 12 mA).
  2. Po nastavení IB nastavíme UCE podle zadání a odečítáme proud kolektorem IC.

Tabulka naměřených a vypočtených hodnot:

Tabulka

Příklad výpočtu: 

(výpočet hybridních parametrů z grafu)

\(h_{11}=\frac{\Delta u_{BE}}{\Delta i_B}\implies \frac{1{,}1}{\frac{7}{100}}=15{,}71 \ \mathrm{\Omega} \)

\(h_{12}=\frac{\Delta u_{BE}}{\Delta u_{CE}}\implies \frac{0{,}001}{4}=0{,}0025 \)

\(h_{21}=\frac{\Delta i_C}{\Delta i_B}\implies \frac{41{,}3}{2}=20{,}67\)

\(h_{21}=\frac{\Delta i_C}{\Delta u_{CE}}\implies \frac{\frac{2{,}67}{1000}}{6}=0.444 (\mathrm{mS} )\)

Graf 

V-A charakteristika tranzistoru

Závěr měření:

Na základě měření a zhotovených grafů jsme určili parametr h21e na cca 20,7, což odpovídalo katalogovým parametrům pro daný tranzistor. Proto se domíváme, že měření bylo úspěšné.

 


Přidal Vojtěch Šotola. Naposledy upravil Vojtěch Šotola dne 2019-02-01 19:33:21.