Politechnika          Białostocka

Wydział Elektryczny

Katedra Automatyki i Elektroniki

 

 
 
 
 
 
 

Instrukcja 

do ćwiczeń laboratoryjnych  z przedmiotu: 

 

ELEKTRONIKA ENS1C300 022 

 
 
 
 
 

 

 

 

BADANIE TRANZYSTORÓW  

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                                                                            

 

 
 
 

 
 
 
 

BIAŁYSTOK 2013 

 

 

 

 

1.

 

CEL I ZAKRES ĆWICZENIA LABORATORYJNEGO 

Celem 

ć

wiczenia 

laboratoryjnego 

jest 

poznanie 

podstawowych 

parametrów 

i  charakterystyk  prądowo-napięciowych  tranzystorów  oraz  nabycie  umiejętności  ich 

poprawnego wyznaczania. 

Zakres ćwiczenia obejmuje badanie: 

-

 

tranzystorów bipolarnych (npn, pnp, Darlingtona); 

-

 

tranzystorów  unipolarnych  (złączowych  –  JFET,  z  izolowaną  bramką  –  MOSFET; 

z kanałem typu n lub p), 

-

 

tranzystorów z węglika krzemu (Sic). 

Szczegółowy zakres ćwiczenia ustala prowadzący. 

 

2.

 

METODYKA BADAŃ 

2.1 Badanie tranzystorów 

2.2.1 Wyznaczanie charakterystyk statycznych diod metodą "punkt po punkcie". 

Najprostszą metodą wyznaczania charakterystyk statycznych jest metoda “punkt po punkcie". 

Metoda  ta  jest  czasochłonna  i  nie  pozwala  na  wyznaczanie  charakterystyk  statycznych  w 

dużym  zakresie  prądów  i  napięć,  ponieważ  element  się  nagrzewa  i  otrzymywane 

charakterystyki są nie tylko funkcją jej właściwości elektrycznych, ale również  temperatury. 

Pomiar  powinien  być  więc  wykonany  możliwie  szybko  i  przy  wartościach  prądów  i  napięć 

znacznie niższych od dopuszczalnych. Zaletą metody jest stosunkowo duża dokładność, która 

przy  zastosowaniu  przyrządów  wysokiej  klasy  oraz  wyznaczaniu  charakterystyk  w  małym 

zakresie prądów i napięć może dochodzić do ± 0,5%.  

Jeżeli tranzystor potraktujemy jako czwórnik (rys.3), to możemy zdefiniować cztery rodzaje 

  

 

 

 

 

 

Rys.3.  Prądy i napięcia w czwórniku 

charakterystyk statycznych: 

−

 

wejściowe: 

 

I

1

 = f(U

1

) 

 

U

2

 – parametr 

−

 

wyjściowe: 

 

I

2

 = f(U

2

) 

 

I

1

 – parametr 

−

 

przejściowe: 

 

I

2

 = f(I

1

) 

 

U

2

 – parametr 

−

 

zwrotne:   

 

U

1

 = f(U

2

) 

 

I

1

 – parametr 

U

1 

I

1 

I

2 

U

2 

W zależności od sposobu włączenia tranzystora (wspólny emiter, wspólna baza, wspólny 

kolektor – dla tranzystorów bipolarnych lub wspólne źródło, wspólna bramka, wspólny dren – 

dla  tranzystorów  unipolarnych)  otrzymamy  różne  rodziny  charakterystyk  statycznych. 

Przykładowo, dla tranzystora bipolarnego w układzie wspólnego emitera, przytoczone wyżej 

zależności przyjmują postać: 

−

 

wejściowe: 

 

I

B

 = f(U

BE

) 

 

U

CE

 - parametr  

−

 

wyjściowe:  

 

I

C

 = f(U

CE

) 

 

I

B

 - parametr  

−

 

przejściowe:  

 

I

C

 = f(I

B

) 

 

U

CE

 - parametr  

−

 

zwrotne:    

 

U

BE

 = f(U

CE

)   

I

B

 - parametr  

Na  rysunkach  4  i  5  przedstawione  są  schematy  układów  pomiarowych  do  zdejmowania 

charakterystyk  statycznych  metodą  „punkt  po  punkcie”  dla  tranzystora  bipolarnego  npn 

(wspólny  emiter)  i  unipolarnego  złączowego  z  kanałem  typu  n  (wspólne  źródło).  Schematy 

pomiarowe  dla  innych  rodzajów  tranzystorów  (pnp,  kanał  typu  p)  i  innych  sposobów 

włączenia tranzystora należy przygotować samodzielnie. 

 

 

 

 

 

 

Rys.4 Schemat układu pomiarowego do wyznaczania charakterystyk statycznych tranzystorów bipolarnych 

metodą "punkt po punkcie" w układzie wspólnego emitera 

 

 

 

 

 

 

 

Rys.5 Schemat układu pomiarowego do wyznaczania charakterystyk przejściowych i wyjściowych 

tranzystora JFET z kanałem typu n 

 

2.2.2. Wyznaczanie charakterystyk statycznych tranzystorów metodą oscyloskopową. 

W  oparciu  o  punkty  2.1.2  i  2.2.1  zaproponować  schemat  układu  pomiarowego  do 

wyznaczania charakterystyk statycznych tranzystora metodą oscyloskopową.  

(Podpowiedź: przypomnieć, jaka jest zależność pomiędzy prądami kolektora i emitera w stanie aktywnym). 

  

R

C 

R

B 

mA

 

mA

 

 V

 

 V

 

+ 

_ 

+ 

_ 

Zasilacz 

Zasilacz 

R

D 

R

G 

mA

 

 V

 

 V

 

_ 

+ 

+ 

_ 

Zasilacz 

Zasilacz 

3.

 

PRZEBIEG ĆWICZENIA 

Uwaga!  Szczegółowy  zakres  ćwiczenia  (t.j.  konkretne  typy  badanych  elementów 

półprzewodnikowych  oraz  rodzaje  charakterystyk  i  sposoby  ich  wyznaczania)  podaje 

prowadzący na początku ćwiczenia.  

a)

 

zapoznać  się  z  kartami  katalogowymi  badanych  przyrządów  półprzewodnikowych 

(dostępne w laboratorium lub na stronach internetowych); 

b)

 

zanotować  najważniejsze  parametry  dopuszczalne  i  charakterystyczne  badanych 

elementów; 

c)

 

zmontować odpowiednie układy pomiarowe; 

d)

 

wyznaczyć  metodą  „punkt  po  punkcie”  wybrane  rodziny  charakterystyk  statycznych 

wybranych tranzystorów; 

e)

 

wyznaczyć charakterystyki statyczne tranzystorów metodą oscyloskopową; 

f)

 

wyznaczyć  parametry  hybrydowe  tranzystora  bipolarnego  przy  pomocy  miernika 

parametrów; określić wpływ punktu pracy tranzystora na wyniki pomiarów; 

 

4.

 

OPRACOWANIE WYNIKÓW POMIARÓW 

Sprawozdanie  powinno  zawierać  schematy  układów  pomiarowych  i  wyniki  pomiarów. 

Wyniki pomiarów należy przedstawić w postaci tablic i wykresów. 

W zależności od zakresu wykonanych badań należy: 

−

 

na  podstawie  otrzymanych  charakterystyk  statycznych  wyznaczyć  współczynniki 

wzmocnienia  prądowego  (statyczny  i  dynamiczny)  tranzystora  bipolarnego  w  kilku 

wybranych punktach pracy; 

−

 

wyznaczyć moc wydzielaną w tranzystorze w zależności od punktu pracy (np. w funkcji 

prądu bazy); 

−

 

wyznaczyć  napięcie  odcięcia  kanału  lub  napięcie  progowe  oraz  prąd  nasycenia  drenu 

tranzystora unipolarnego; 

−

 

określić transkonduktancję tranzystora unipolarnego w kilku wybranych punktach pracy; 

−

 

na podstawie charakterystyk wyjściowych (I

D

 = f(U

DS

)) wyznaczyć rezystancję włączenia 

R

DSon

 i rezystancję wyłączenia R

DSoff

 tranzystora polowego; 

−

 

wyznaczyć podstawowe parametry tranzystora SiC.  

 

 

 

5.

 

WYMAGANIA BHP 

 

 

Warunkiem  przystąpienia  do  praktycznej  realizacji  ćwiczenia  jest  zapoznanie  się  z 

instrukcją BHP, obowiązującą w laboratorium, oraz przestrzeganie zasad w niej zawartych. 

 

6.

 

LITERATURA 

[1]  Kołodziejski  J.,  Spiralski  L.,  Stolarski  E.    Pomiary  przyrządów  półprzewodnikowych, 

WKiŁ, Warszawa, 1990. 

[2] 

Marciniak W. Przyrządy półprzewodnikowe i układy scalone, WNT, 1984 

[3] 

Tietze U., Schenk Ch. Układy półprzewodnikowe, WNT, 2009.