Wydział Elektroniki Politechniki Wrocławskiej	Laboratorium Przyrządów Półprzewodnikowych
^Wykonał Pirosz Paweł		^Grupa 9	^Ćw. nr 10	^Prowadzący dr Bober
Praca impulsowa tranzystora bipolarnego		^Data wykonania 99.03.31	^Data oddania 99.04.14	^Ocena

WYKAZ PRZYRZĄDÓW :

• Generator impulsowy

• Multimetr cyfrowy V560

• Oscyloskop dwukanałowy TEKTRONIX TDS210

• Zasilacz P317

• Tranzystor BC 211:

U_CE0 = 40 [V]

U_EB0 = 5 [V]

U_CB0 = 80 [V]

I_Cmax = 1000 [mA]

P_a = 800 [mW]

h_21E = 400 - 100

CEL ĆWICZENIA :

Poznanie własności tranzystora bipolarnego w warunkach pracy impulsowej. Pomiar czasów przełączania tranzystora bipolarnego podczas pracy impulsowej. Określenie wpływu warunków pracy na czasy przełączania.

PRZEBIEG ĆWICZENIA :

Pomiary wykonujemy w układzie pokazanym na rysunku poniżej.

Rys.1. Schemat układu pomiarowego

1. Wyznaczenie punktu pracy i parametrów statycznych tranzystora

Wartości użytych rezystorów wynoszą:

R_B = 5,6 [kΩ]

R_C = 470 [Ω]

Napięcie zasilające U_CC ma wartość:

U_CC = 14,43 [V]

Przy częstotliwości generatora 100 Hz i czasie trwania impulsu 1 ms określamy minimalną wartość napięcia wejściowego U_A potrzebną do nasycenia badanego tranzystora (jest to taka wartość napięcia wejściowego, przy której napięcie na kolektorze tranzystora w chwili włączenia spada praktycznie do zera).

Wartość ta wynosi:

U_A = 2,44 [V]

Napięcie kolektor - emiter tranzystora wynosi:

U_CE = 14,2 [V]

Mając dane U_A i przyjmując U_BE = 0,7 V wyliczamy minimalny prąd bazy I_Bmin:

Podstawiając dane otrzymujemy:

Prąd kolektora obliczymy na podstawie zależności:

Podstawiając dane uzyskujemy:

Znając wartość I_Bmin oraz I_C określamy współczynnik wzmocnienia tranzystora ze wzoru:

Podstawiając dane otrzymujemy:

2. Pomiar czasów przełączania tranzystora bipolarnego

Czasy przełączania tranzystora definiuje się w następujący sposób:

Rys. 2. Definicje czasów przełączania tranzystora bipolarnego

przy czym:

τ_d - czas opóźnienia

τ_r - czas opadania

τ_st - czas magazynowania

τ_f - czas narastania

τ_d + τ_r = τ_ON - czas załączenia

τ_st + τ_f = τ_OFF - czas wyłączenia

Dla napięcia wejściowego równego U_A = 2,44 V czasy te mają wartość:

• czas opóźnienia τ_d = 190 [ns] (wykres 1)

• czas opadania τ_r = 1,3 [μs] (wykres 1)

• czas magazynowania τ_st = 150 [ns] (wykres 2)

• czas narastania τ_f = 760 [ns] (wykres 3)

oraz

• czas załączenia τ_ON = 1,29 [μs]

• czas wyłączenia τ_OFF = 910 [ns]

3. Wyznaczenie zależności czasów przełączania od napięcia wejściowego

Zmieniając wartość napięcia sterującego podawanego na kanał Ch1 oscyloskopu określamy wpływ prądu sterującego na czasy przełączania. Wyniki pomiarów zamieszczone są w poniższej tabeli.

Tabela 1. Wyniki pomiarów czasów przełączania
UA	IB	k	τd	τr	τst	τf
[ V ]	[ A ]	[ - ]	[ ns ]	[ ns ]	[ s ]	[ ns ]
2,80	375,00	1,21	160	640	0,80	640
3,36	475,00	1,53	140	400	1,28	720
4,56	689,28	2,22	120	200	1,80	840

gdzie:

I_B - prąd bazy,
,

k - współczynnik przesterowania,
.

Przykładowe obliczenia:

Na podstawie danych zamieszczonych w tabeli 1 przedstawiono graficzne zależności czasów przełączania od współczynnika k. Zależności te są przedstawione na wykresie 4.

WNIOSKI I UWAGI:

Na podstawie przeprowadzonych pomiarów oraz sporządzonego wykresu czasów przełączania w zależności od współczynnika przesterowania możemy stwierdzić, że poprzez zwiększanie prądu bazy (zwiększanie napięcia wejściowego U_A) rośnie czas magazynowania i narastania, związany z wyłączaniem tranzystora, a maleje czas opóźnienia i opadania, związany z załączaniem tranzystora. Powoduje to także zmniejszanie czasu załączania ora zwiększanie czasu wyłączania. Sytuację tą przedstawia poniższy wykres.

Wyniki pkt. 1 ćwiczenia przedstawiają sytuację, w której tranzystor pracuje od nasycenia do zatkania. Wartość napięcia U_A, przy której tranzystor wchodzi już w nasycenie wynosi 2,44V, co odpowiada już prawie poziomowi logicznej „1”. Wartość współczynnika wzmocnienia prądowego β₀ wynosi 97,45 i zawiera się w wartościach podawanych przez producenta (β₀ = 40...100).

- 4 -