POLITECHNIKA RZESZOWSKA 

 

Katedra Podstaw Elektroniki iii2013 

 

 

1

TRANZYSTOR BIPOLARNY  

Charakterystyki statyczne  

 

Celem  ćwiczenia jest pomiar i analiza charakterystyk statycznych tranzystora bipolarnego 

npn lub pnp pracującego w układach wspólnego emitera (WE) lub wspólnej bazy (WB). 

 

A) Istotne zagadnienia do samodzielnego przeanalizowania przed zajęciami 

 

  Teoretyczne podstawy działania tranzystora bipolarnego. 
  Stany i układy pracy BJT. 
  Zasady polaryzacji tranzystora i schematy pomiarowe charakterystyk statycznych. 
  Parametry pomiarowe rodziny charakterystyk statycznych. 
  Ograniczenia pomiarowe (bezpieczne zakresy pracy) poszczególnych rodzin charakterystyk 

statycznych. 

  Wybrane parametry katalogowe i ich zastosowanie podczas pomiarów. 
 

 

B)

 

Pomiary 

 

Uwagi  wstępne: 

  Pomiary wykonać dla tranzystora i układu pracy wskazanego przez prowadzącego. 
  Podczas pomiarów zwracać uwagę na utrzymywanie stałej wartości parametrów danej ro-

dziny charakterystyk. 

  Pomiary przeprowadzić w możliwie szerokim zakresie dopuszczalnych prądów i napięć. W 

razie wątpliwości wartości te należy uzgadniać z prowadzącym zajęcia. 

  Na każdej charakterystyce powinno być nie mniej niż 10 pkt. pomiarowych. 

 

1.  Ustalić typ (npn - pnp) oraz rozkład wyprowadzeń końcówek tranzystora. 
2.   Przy pomocy testera złącza pn (np. multimetr Agilent) dokonać pomiaru obu złącz i ustalić czy 

tranzystor jest sprawny. 

3.  Zmierzyć charakterystyki prądowo-napięciowe złącz BE i BC w obu kierunkach, uwzględniając 

ich dopuszczalne parametry. 

4. 

 Układ wspólnego emitera

 

 

a)  Zestawić układ pomiarowy do zbadania charakterystyk statycznych tranzystora pracującego 

w układzie WE. 

b) Zmierzyć charakterystyki: wejściową  UBE (IB)

UCE=const

, i przejściową  IC (IB)

UCE=const

. 

Charakterystyki te można wyznaczyć jednocześnie, zmieniając prąd wejściowy IB i mierząc 
równocześnie napięcie wejściowe UBE oraz prąd wyjściowy IC. Pomiary wykonać dla trzech 
wartości parametru UCE. 

c)  Zmierzyć charakterystyki: wyjściową  IC(UCE)

IB=const

,  i  oddziaływania zwrotnego 

UBE(UCE)

IB=const

. Charakterystyki te można wyznaczyć jednocześnie, zmieniając napięcie 

wyjściowe  UCE i mierząc równocześnie prąd wyjściowy IC oraz napięcie wejściowe UBE. 
Pomiary wykonać dla trzech wartości parametru  IB. Ze szczególną uwagą należy wykonać 
pomiary w zakresie nasycenia. 

5.  

Układ wspólnej bazy 

 

a) Zestawić układ pomiarowy do zbadania charakterystyk statycznych tranzystora pracującego 

w układzie WB. 

b)  Zmierzyć charakterystyki: wejściową UBE(IE)

UCB=const

, oraz przejściową IC(IE)

UCB =const

. 

Charakterystyki te można wyznaczyć jednocześnie, zmieniając prąd wejściowy IE i mierząc 

POLITECHNIKA RZESZOWSKA 

 

Katedra Podstaw Elektroniki iii2013 

 

 

2

równocześnie napięcie wejściowe  UBE oraz prąd wyjściowy  IC. Pomiary wykonać dla 
trzech wartości parametru UCB. 

c)  Zmierzyć charakterystyki: wyjściową  IC(UCB)

IE=const

 oraz oddziaływania zwrotnego 

UBE(UCB)

IE=const

 w zakresie aktywnym. Można je wyznaczyć jednocześnie, zmieniając 

napięcie wyjściowe UCB i mierząc równocześnie prąd wyjściowy IC oraz napięcie wejścio-
we UBE. Po wyznaczeniu charakterystyk wyjściowych w obszarze pracy aktywnej zmierzyć 
te charakterystyki w zakresie nasycenia (po zmianie polaryzacji złącza kolektorowego). 

 

C)

 

Opracowanie i analiza wyników 

 

1. Narysować wszystkie zmierzone charakterystyki.  
2.  Na podstawie charakterystyk złącza BE, BC narysowanych w skali logarytmiczno-liniowej i 

wyznaczyć współczynniki złącza oraz „prądy zerowe” i rezystancję szeregową (patrz instrukcja 
do ćwiczenia „Diody półprzewodnikowe”). 

3.  Wyznaczyć parametry mieszane typu h schematu zastępczego dla wybranego punktu pracy. Któ-

re z tych parametrów można uznać za stałe, a które będą się zmieniać i w jakim kierunku, ze 
zmianą punktu pracy. 

4.  Wyznaczyć parametry schematu zastępczego hybryd π dla wybranego punktu pracy. Które z 

tych parametrów można uznać za stałe, a które będą się zmieniać i w jakim kierunku, ze zmianą 
punktu pracy. 

5.  Wyznaczyć napięcie Early'ego dla badanego tranzystora. 
6.  Wyjaśnić co to jest drugie przebicie i zaznaczyć odpowiedni obszar na charakterystykach wyj-

ściowych. 

7.  Dlaczego wartości napięcia przebicia złącz BE i  BC znacznie się różnią między sobą. 
8.  Porównać uzyskane wyniki pomiarów i obliczeń z danymi katalogowymi dla danego tranzystora. 
9.  Wyjaśnić zasadę działania i wykorzystania testera złącz do pomiarów. 
10. 

Dokonać interpretacji wyników pomiarów testerem złącz 

 
D)

 

Schematy pomiarowe 

 

a)  Układ WE, tranzystor npn 

 

 

 mA

   V

ZASILACZ





   V

 mA

ZASILACZ





 

 

b)  Układ WB, tranzystor pnp 

 

 mA

   V

ZASILACZ





   V

 mA

ZASILACZ





  

 

c) Układ WE, tranzystor pnp 

 

 mA

   V

ZASILACZ





   V

 mA

ZASILACZ





 

 

d) Układ WB, tranzystor pnp 

 

 mA

   V

ZASILACZ





   V

 mA

ZASILACZ





 

Rys. 2. Schematy pomiarowe dla układów wspólnego emitera (WE) i wspólnej bazy (WB).

 

 

POLITECHNIKA RZESZOWSKA 

 

Katedra Podstaw Elektroniki iii2013 

 

 

3

 

 

Rys. 1. Uniwersalny laboratoryjny układ połączeniowy do badania tranzystorów. 

 

E) Parametry katalogowe wybranych typów tranzystorów  

 

 

 

Parametry tranzystorów można znaleźć m.in. na: 

  stronach firmowych producentów tranzystorów 
  http://www.datasheetcatalog.org 
  www.elenota.pl 
  http://unitrel.pl/index.php?go=15&tech=1&id=10&find=0&folder=dane/tranzystory

&wyb=tranzystory 

 

 

F) Dodatek – podstawowe informacje dotyczące tranzystorów bipolarnych 

 

1.  Podstawy działania 

 

W tranzystorze n-p-n złącze n

+

-p

+

 jest nazywane złączem emiterowym (sterującym), sam zaś 

obszar n

+

 - emiterem. (+ oznacza silne domieszkowanie danego obszaru). Zadaniem emitera jest 

wstrzykiwanie nadmiarowych nośników – elektronów do obszaru p zwanego obszarem bazy. W 
bazie elektrony stanowią nośniki mniejszościowe, których większość uczestniczy w prądzie zapo-
rowym drugiego złącza tranzystora nazywanego złączem kolektorowym. Obszar n tego złącza 
nazywa się kolektorem. W przypadku tranzystora pnp należy odpowiednio uwzględnić zmianę 
rodzaju domieszkowania poszczególnych obszarów. 

POLITECHNIKA RZESZOWSKA 

 

Katedra Podstaw Elektroniki iii2013 

 

 

4

 

E 

C 

R

C 

R

E 

p

+

B 

n 

kolektor 

emiter 

n

+ 

_ 

+ 

_ 

+ 

W

b

a) 

baza 

1 

n

++

n

p

+ 

I

B 

I

C 

I

E 

2

3

4 

5

b) 

U

BE 

U

CB 

 

Rys. 3. Idea budowy i działania tranzystora n-p-n – układ WB. a) Polaryzacja dla układu WB w stanie ak-
tywnym normalnym. b) Rozpływ prądów tranzystorze: 1 - ułamek liczby elektronów ulegających rekombi-
nacji w bazie, 2 - elektrony wstrzyknięte do bazy i osiągające obszar kolektora, 3 - nośniki generowane ter-
micznie - zaporowy prąd złącza kolektora, 4 - dziury dostarczane przez końcówkę bazy rekombinujące z 
elektronami, 5 - dziury dyfundujące z bazy do emitera. 

 

2.  Stany i układy pracy  

 

Tranzystor jest elementem trójkońcówkowym, dwuzłączowym,  istnieją więc cztery różne 

kombinacje znaków napięć polaryzujących oba złącza które określają jego stany pracy. 

 

Kierunki polaryzacji złącza tranzystora 

Stan pracy tranzystora 

Złącze baza-emiter 

Złącze baza-kolektor 

Aktywny 

przewodzenia 

zaporowy 

Nasycenia 

przewodzenia 

przewodzenia 

Zatkania 

zaporowy 

zaporowy 

Aktywny inwersyjny 

zaporowy 

przewodzenia 

 

Rys. 4. Stany pracy tranzystora bipolarnego. 

 

Tranzystor jako element trójkońcówkowy, traktowany jako czwórnik (dla wejścia i wyjścia sy-

gnału) musi mieć jedną z końcówek wspólną dla sygnału wejściowego i wyjściowego. Daje to 3! 
możliwych kombinacji, jednak aby uzyskać wzmocnienie mocy (jedna z zasadniczych zalet tranzy-
stora) jest konieczne by baza była jedną z końcówek wejściowych a kolektor jedną z wyjścio-
wych. Ogranicza to ilość użytecznych kombinacji do trzech. Są to układy: 

 

Układ ze wspólnym emiterem 

OE (WE) 

Układ ze wspólną bazą 

OB (WB) 

Układ ze wspólnym kolektorem 

OC (WC) 

 

B 

C 

E 

WE 

WY 

 

 

 

 

B

E

C

WE 

WY

 

 

 

 

B 

C 

E 

WE 

WY

 

 

- duże wzmocnienie prądowe, 
- duże wzmocnienie napięciowe, 
- duże wzmocnienie mocy, 
- Uwy odwrócone o 180°, 
- Rwe - kilkaset Ω, 
- Rwy - kilkadziesiąt kΩ. 

- wzmocnienie prądowe ≈1, 
- Rwe - mała, 
- Rwy - duża. 

- duże wzmocnienie prądowe, 
- wzmocnienie napięciowe ≈ 1, 
- Rwe - duża. 

Rys. 5. Układy pracy tranzystora bipolarnego. 
 
 
 
 
 

POLITECHNIKA RZESZOWSKA 

 

Katedra Podstaw Elektroniki iii2013 

 

 

5

3.  Prądy zerowe 

WE 

WY 

+

-

R 

I

CER 

I

CER 

 = I

CEO

dla  R=

I

CES

  dla  R=0

 

I

CER

  dla  0<R<





        

WE 

WY 

I

CBO 

+ 

- 

        

WE WY

I

EBO

+

-

        

 

U

I

I

CEO

I

CER

I

CES

I

CBO 

U

CEOmax 

U

CBOmax 

 

 

Rys. 6.  Układy pomiarowe prądów zerowych. Pomiędzy ich wartościami zachodzi  relacja:  I

CE-

O

>I

CER

>I

CES

>I

CBO

. 

 

4.  Charakterystyki statyczne tranzystora w układzie OE i OB 

   

 

Ilościowe informacje o właściwościach danego egzemplarza tranzystora najlepiej uzyskać na 

podstawie pomiaru różnego rodzaju charakterystyk, w tym podstawowych charakterystyk statycz-
nych. Pomiaru tych charakterystyk dokonuje się gdy wielkościami sterującymi są prądy i napięcia 
stałe. Charakterystyki i parametry podawane w notach katalogowych to wartości typowe, uzyski-
wane jako średnie wyniki reprezentatywnej próby statystycznej. 

 

Rys. 7. Charakterystyki statyczne tranzystora w układzie OB (a) i w układzie OE (b). 

 

5.  Obszar pracy aktywnej 

 

Rys. 8. Obszar pracy aktywnej tranzystora w układzie OB (a) i w układzie OE (b) oraz parametry statyczne: 
P

a 

- dopuszczalna moc admisyjna; I

Cmax

 - maksymalny prąd kolektora (ograniczenie wynika ze zmniejsza-

a) 

b) 

POLITECHNIKA RZESZOWSKA 

 

Katedra Podstaw Elektroniki iii2013 

 

 

6

niem się 



, 



 w funkcji I

C

 a nie ze wzrostem temperatury);  U

CEmax

 - dopuszczalne napięcie kolektor-emiter 

(określane jako np. 0.8 U

CEO

); I

CEO

 - prąd zerowy kolektora (granica pomiędzy odcięciem a zakresem aktyw-

nym);  U

CES

 - napięcie nasycenia (tylko w WE), rozgranicza obszar nasycenia od stanu aktywnego. Więk-

szość zaznaczonych parametrów są to parametry ograniczające dozwolony obszar pracy tranzystora. 

 

Na rys. 8. przedstawiono obszar pracy aktywnej tranzystora w konfiguracji OB i OE. Jest on 

ograniczony od góry maksymalnym prądem kolektora, a od dołu prądem zerowym płynącym przez 
tranzystor w danym układzie (poniżej znajduje się obszar zatkania). Ze strony lewej ograniczenie 
stanowi obszar nasycenia, a z prawej krzywa (hiperbola) P = U · I, która określa maksymalną moc 
jaka może być wydzielana na tranzystorze. Wartość napięcia przebicia stanowi dodatkowe ograni-
czenie U

CB

 lub U

CE

. 

 

6.  Schematy zastępcze  

 

Tranzystor bipolarny jest ogólnie elementem nieliniowym. Powoduje to zasadnicze trudności 

analizy układów elektronicznych z tranzystorami. Znacznym ułatwieniem jest stosowanie modeli o 
różnych schematach zastępczych i różnym stopniu złożoności. Jeden z takich schematów przedsta-
wia rys.9. Wartości parametrów wyznaczane są dla danego tranzystora w danym punkcie pracy na 
podstawie pomiarów określonych charakterystyk. 

h

21e

i

b

h

12e

u

ce 

h

11e 

h

22e

u

be 

u

ce

b 

e 

c 

e 

i

b 

 

0

2

1

1

11





u

i

u

e

h

  Impedancja (rezystancja) wejściowa.         

0

1

2

1

12





i

u

u

e

h

  Współczynnik oddziaływania zwrotnego. 

0

2

1

2

21





u

i

i

e

h

  Współczynnik wzmocnienia prądowego.   

0

1

2

2

22





i

u

i

e

h

  Admitancja (konduktancja) wyjściowa. 

Rys. 9. Schemat zastępczy z oznaczeniami dla układu WE i definicje parametrów typu h tranzystora.