Vypracoval: Petr Vavroš (vav0040) Datum Měření: 29. 10. 2009
Laboratorní úloha č. 5
MĚŘENÍ VA CHARAKTERISTIK BIPOLÁRNÍHO TRANZISTORU ZADÁNÍ: I. Změřte výstupní charakteristiky IC = f(UCE) pro IB = konst. bipolárního tranzistoru BC 546B. Pokyny pro vypracování: Na modulu TRANZISTOR BIPOLAR zasuneme do zdířek C – B – E patici s bipolárním tranzistorem BC 546B, na odporové dekádě RB nastavíme hodnotu RB = 250 kΩ. Velikostí výstupního napětí UB regulovatelného zdroje ZDR 1 postupně nastavíme proud báze tranzistoru IB = 20; 40; 60; 80 µA (údaj µA-metru A1). Pro každou nastavenou hodnotu IB změříme výstupní charakteristiku IC = f(UCE), na regulovatelném zdroji ZDR 2 postupně nastavujeme napětí UCE = 0,3; 0,5; 1; 2; 4; 6; 8; 10 V (údaj V-metru V1) a odečítáme proud kolektoru IC (údaj mA-metru A2). Během měření charakteristiky udržujeme konstantní proud báze IB. Z naměřených hodnot sestrojíme graf soustavy výstupních charakteristik IC = f(UCE), IB = konst. II. Změřte vstupní charakteristiky IB = f(UBE) pro UCE = konst. bipolárního tranzistoru BC 546B. Pokyny pro vypracování: Na odporové dekádě RB nastavíme hodnotu RB = 250 kΩ, na regulovatelném zdroji ZDR 2 nastavíme napětí UCE = 5 V (údaj V-metru na zdroji ZDR2).Velikostí výstupního napětí UB regulovatelného zdroje ZDR 1 postupně nastavujeme proud báze tranzistoru IB = 10; 20; 30; 40; 60; 70; 80; 90; 100 µA (údaj µA-metru A1) a odečítáme velikost napětí UBE (údaj V-metru V1). Z naměřených hodnot sestrojíme graf vstupní charakteristiky IB = f(UBE), UCE = 5 V. III. Změřte převodní charakteristiky IC = f(IB) pro UCE = konst. a IC = f(UBE) pro UCE = konst. bipolárního tranzistoru BC 546B. Pokyny pro vypracování: Na odporové dekádě RB nastavíme hodnotu RB = 500 kΩ, na regulovatelném zdroji ZDR 2 nastavíme napětí UCE = 5 V (údaj V-metru na zdroji ZDR2).Velikostí výstupního napětí UB regulovatelného zdroje ZDR 1 postupně nastavujeme proud kolektoru tranzistoru IC = 1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10 mA (údaj mA-metru A2) a odečítáme velikost proudu báze IB (údaj µA-metru A1) a napětí UBE (údaj V-metru V1). Při nastavování proudu IC si můžeme pomáhat změnou nastavení odporové dekády RB. Z naměřených hodnot sestrojíme grafy převodních charakteristik IC = f(IB) pro UCE = 5 V, IC = f(UBE) pro UCE = 5 V. IV. Určete hodnoty dynamických parametrů h11e, h21e, h22e a y11e, y21e, y22e zjednodušených modelů bipolárního tranzistoru pro pracovní bod P [I = 4 mA, U = 5 V]. CP
CEP
Pokyny pro vypracování: K určení numerických hodnot dynamických parametrů modelů bipolárního tranzistoru použijeme jejich definici a změřené VA charakteristiky tranzistoru:
∆I C , UCE = konst.(∆UCE=0) ∆I B ∆I C y21e = , UCE = konst.(∆UCE=0) ∆U BE ∆U BE h11e = , UCE = konst.(∆UCE=0) ∆I B ∆I C h22e = , UB = konst.(∆IB=0) ∆U CE ∆I B 1 y11e = , UCE = konst.(∆UCE=0), y11e = ∆U BE h11e h21e =
y22e =
∆I C , UBE = konst.(∆IB=0), y22e ≈ h22e ∆U CE
SCHÉMATA ZAPOJENÍ: I.)
II.)
III.)
POUŽITÉ MĚŘÍCÍ PŘÍSTROJE: ZDR1 – regulovatelný zdroj ss napětí UB ZDR2 – regulovatelný zdroj ss napětí UCE T1 - modul TRANZISTOR BIPOLAR s tranzistorem BC 546B RB – odporová dekáda R DECADE 2 A1 – multimetr M3900 A2 – multimetr M3900 V1 – multimetr M3900
VYPRACOVÁNÍ: I. TABULKY NAMĚŘENÝCH HODNOT IB=20µA UCE[V] IC[mA] 0,3 1,4 0,5 2,22 1 2,24 2 2,27 4 2,29 6 2,31 8 2,33 10 2,37
IB=40µA UCE[V] IC[mA] 0,3 1,71 0,5 3,16 1 5,01 2 5,08 4 5,14 6 5,24 8 5,25 10 5,38
IB=60µA UCE[V] IC[mA] 0,3 1,84 0,5 3,35 1 6,5 2 7,96 4 8,09 6 8,25 8 8,35 10 8,53
IB=80µA UCE[V] IC[mA] 0,3 1,91 0,5 3,45 1 6,81 2 10,76 4 11,02 6 11,24 8 11,48 10 11,68
II. TABULKA NAMĚŘENÝCH HODNOT UBE[V] 0,64 0,67 0,68 0,69 0,71 0,72 0,72 0,73 0,74
vstupní charakteristika IB = f(UBE) pro UCE = konst. 120 100 IB[µA]
IB[µA] 10 20 30 40 60 70 80 90 100
80 60 40 20 0 0,62
0,64
0,66
0,68
0,7
UBE[V]
0,72
0,74
0,76
III. TABULKA NAMĚŘENÝCH HODNOT IB[µA] 10,2 17,9 25,1 32,1 38,8 45,6 52,2 58,9 65,5 72,2
UBE[V] 0,65 0,66 0,68 0,69 0,69 0,7 0,7 0,71 0,71 0,72
převodní charakteristika IC = f(IB) pro UCE = konst. 12
IC[mA]
10 8 6 4 2 0 0
10
20
30
40
50
60
70
80
IB[µA]
převodní charakteristika IC = f(UBE) pro UCE = konst. 12 10 IC[mA]
IC[mA] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
8 6 4 2 0 0,64
0,65
0,66
0,67
0,68
0,69
UBE[V]
0,7
0,71
0,72
0,73
IV. VYPOČTENÉ HODNOTY h21e =
∆I C 5 *10 −3 − 4 *10 −3 1 *10 −3 = = = 149,3 ∆I B 38,8 *10 − 6 − 32,1*10 − 6 6,7 *10 − 6
∆I C 6 *10 −3 − 5 *10 −3 1 *10 −3 = = = 0,1 0,7 − 0,69 0,01 ∆U BE ∆U BE 0,71 − 0,69 0,02 h11e = = = = 1000 −6 −6 ∆I B 60 * 10 − 40 * 10 20 * 10 −6
y21e =
∆I C 5,24 * 10 −3 − 5,14 * 10 −3 0,1 * 10 −3 = = = 0,05 * 10 −3 ∆U CE 6−4 2 ∆I B 1 1 y11e = = = = 1 * 10 −3 ∆U BE h11e 1000 ∆I C y22e = , y22e ≈ h22e = 0,05*10-3 ∆U CE h22e =
ZHODNOCENÍ MĚŘENÍ: Z výstupních charakteristik IC = f(UCE) je vidět, že se zvětšujícím se proudem báze IB je se zvyšuje kolektorový proud IC, to vše při stejném napětí mezi kolektorem a emitorem UCE. Z vstupní charakteristiky IB = f(UBE) vidět že při konstantním napětí UCE(5V) je proudu IB závislý na napětí UBE. Zlom v charakteristice je způsoben malou přesností měření, tím pádem jsou pro dva proudy naměřeny stejná napětí(kdyby bylo napětí UBE měřeno na více desetinných míst tento zlom by se v charakteristice nevyskytl). Z převodní charakteristiky IC = f(IB) je vidět že je téměř lineární(s rostoucím IB téměř lineárně roste IC). Z převodní charakteristiky IC = f(UBE) je vidět že s rostoucím UBE narůstají hodnoty IC. V charakteristice se vyskytují zlomy, přesnějším měřením by z charakteristiky byly zlomy odstraněny. U měření převodních charakteristik jsme museli zmenšit hodnotu bázového odporu RB na hodnotu 400kΩ, protože omezoval proud bází a tím znemožnil větší otevření tranzistoru.
