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

Zadání úlohy:

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

• Voltmetr V1
• Voltmetr V2
• Ampérmetr A1
• Ampérmetr A2
• Regulovatelný zdroj U1
• regulovatelný zdroj U2

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.

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:

Postup měření:

Vstupní charakteristika:

1. Nastavíme U_CE na 12 V (při druhém měření na 8 V).
2. Nastavujeme I_B podle zadání a odečítáme napětí U_BE.

Výstupní charakteristika:

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

Tabulka naměřených a vypočtených hodnot:

Příklad výpočtu: 

(výpočet hybridních parametrů z grafu)

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

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

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

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

 

---

Přidal Vojtěch Šotola. Naposledy upravil Vojtěch Šotola dne 2020-10-29 10:04:57.