Wydział Elektroniki Politechniki Wrocławskiej	Laboratorium Przyrządów Półprzewodnikowych
^Wykonał Pirosz Paweł Andrzej Pieliński		^Grupa 9	^Ćw. nr 1	^Prowadzący dr Bober
Badanie tranzystora jednozłączowego		^Data wykonania 99.04.28	^Data oddania 99.05.12	^Ocena

WYKAZ PRZYRZĄDÓW :

• Zasilacz napięciowy ZLS-3

• Zasilacz napięciowy P317

• Multimetr cyfrowy V560

• Autotransformator

• Rejestrator XY

• Tranzystor jednozłączowy 2N2647:

Ip = 2 μA

Iv = 8 mA

PROGRAM ĆWICZENIA :

1. Wyznaczenie charakterystyki prądowo - napięciowej I_E = f(U_EB) tranzystora jednozłączowego.

2. Wyznaczenie zależności R_B2B1 = f(I_E).

3. Praca tranzystora jednozłączowego w układzie generatora relaksacyjnego.

PRZEBIEG ĆWICZENIA :

1. Wyznaczenie charakterystyki prądowo-napięciowej I_E= f(U_EB) tranzystora jednozłączowego

Pomiary przeprowadzane są w układzie przedstawionym na rysunku 1.

Rys. 1. Schemat pomiarowy do wyznaczania charakterystyki prądowo - napięciowej UJT

Wyniki pomiarów:

Dla U_B2B1 = 0 [V] otrzymujemy charakterystykę złącza p-n (wykres 1), a więc nie można odczytać napięcia szczytu i doliny.

Z charakterystyki dla U_B2B1 = 10,17 [V] (wykres 2) możemy odczytać:

- Up = 4,4 [V]

- Uv = 0,4 [V]

Jednak aby otrzymać rzeczywistą wartość napięcia należy uwzględnić dzielnik napięcia jaki tworzy układ na wejściu szeregowo z rezystancją oscyloskopu 1MΩ. Wartość rzeczywistą wyznaczy się na podstawie zależności (patrz rys. 1):

Zatem rzeczywiste wartości napięć wynoszą:

- U_P = 5,85 [V]

- U_V = 0,53 [V]

Współczynnik podziału η wyliczamy na podstawie wzoru :

Podstawiając dane otrzymamy:

Z charakterystyki I_E= f(U_EB) dla U_B2B1= 20,25 [V] (wykres 3) możemy odczytać:

- U_P = 8,0 [V]

- U_V = 2,0 [V]

Ponownie uwzględniając rezystancję wewnętrzną oscyloskopu R_w = 1MΩ, rzeczywiste wartości napięć mają wartość:

- U_P = 10,64 [V]

- U_V = 2,66 [V]

Współczynnik podziału η wyliczamy na podstawie wzoru :

,

Podstawiając dane otrzymamy:

Uwaga: Oś prądu na powyższych wykresach 1 - 3 jest skalowana jako wartość napięcia na cm odczytana z oscyloskopu dzielona przez rezystancję 1kΩ.

2. Wyznaczanie charakterystyki R_B2B1 = f (I_E).

Pomiar wykonywany jest w układzie przedstawionym na rysunku 2. Prąd bazy B2 odczytany z amperomierza wynosi I_B2 = 1,406 mA.

Rys. 2. Schemat pomiarowy do wyznaczania zależności R_B1B2 = f(I_E) UJT

Charakterystyka R_B1B2 = f(I_E) przedstawiona jest na wykresie 4. Oś Y skalowana jest napięciem 0,5V/cm. Dzieląc powyższą wartość przez prąd płynący przez bazę B2, I_B2 = 1,406mA, otrzymamy wartość rezystancji na 1 cm, która w naszym przypadku wynosi 355,62 Ω/cm. Oś X skalowana jest napięciem 10mV/cm. Wartość prądu wyznaczymy dzieląc powyższą wartość napięcia na cm przez rezystancję 1kΩ (patrz rys. 2). Zatem oś X wyskalowana jest w wartościach prądu 10μA/cm.

Z wykresu 4 możemy odczytać wartość rezystancji bazy R_B1B2 przy zerowym prądzie emitera. Wynosi ona:

R_B2B1 = 3,378 [kΩ].

3. Praca tranzystora jednozłączowego w układzie generatora relaksacyjnego.

Pomiar przeprowadzamy w układzie przedstawionym na rysunku 3.

Rys. 3. Schemat generatora oscylacyjnego z wykorzystaniem UJT

Na ekranie oscyloskopu obserwowaliśmy przebiegi napięć wyjściowych U_wyj1,U_wyj2,U_wyj3 dla przyjętych wartości:

U_B2B1 =10[V], R₁=100 Ω , C_E= 0,033 μF , R_E= 250 kΩ ( wartość tą ustawiliśmy przy użyciu omomierza przed zmontowaniem układu ). Przebieg napięcia emitera U_wy1 przedstawiony jest na wykresie 5.

Ze względu na trudność w zaobserwowaniu przebiegu napięć na bazach (wąskie szpilki) nie zamieszczamy ich kształtu na wykresach.

WNIOSKI I UWAGI:

W pkt. 1 ćwiczenia wyznaczaliśmy charakterystykę prądowo - napięciową I_E = f (U_E) UJT. Charakterystyka ta dla napięcia międzybazowego U_BB = 0 [V], jest typową charakterystyką z*ącza p-n. Dla U_BB = 10,17V i U_BB = 20,25V charakterystyka posiada odcinek o ujemnej rezystancji (nie widoczny na naszych wykresach, jednak wartość napięcia doliny przyjmowaliśmy tam gdzie występowało lekkie przegięcie charakterystyki). Z pomiarów widzimy, że ze wzrostem napięcia U_BB rośnie napięcie szczytu i doliny, a także maleje współczynnik podziału η. Istnienie charakterystyki mającej odcinek o ujemnej rezystancji przyrostowej umożliwia zastosowanie tranzystora jednoz*ączowego do budowy prostych uk*adów astabilnych. Z wykonanych charakterystyk można zauważyć, że napięcie przełączania nie jest liniowo zależne od napięcia międzybazowego. Wynika to z tego, że wewnętrzny współczynnik blokowania nie jest wartością stałą i zależy od wartości napięcia zasilającego, jest to spowodowane tym, że półprzewodnik jest elementem nieliniowym i jego konduktancja zależy od przyłożonego napięcia. Pomierzone wartości współczynnika (dla U_BB = 10,17V, η = 0,523; dla U_BB = 20,25V, η = 0,324) odbiegają od wartości katalogowych ( η = 0,68...0,82 ). Może to wynikać z mało dokładnej metody pomiarowej (przerysowywanie wykresów z ekranu oscyloskopu). Wyznaczenie napięcia Uv również jest mało dokładne gdyż układ pomiarowy powodował oganiczenie prądu i uzyskane charakterystyki nie pokazują całego ich przebiegu. Brak jest widocznej doliny, można jednak przyjąć odczytaną wartość Uv za bliską rzeczywistości.

W pkt. 2 ćwiczenia badaliśmy zależność R_BB = f(I_E). Zależność R_BB od prądu emitera (wykres 4) jest w przybliżeniu krzywą malejącą ekspotencjalnie. Wartość rezystancji R_BB dla zerowego prądu emitera wynosi 3,378kΩ.

W pkt. 3 ćwiczenia badaliśmy pracę UJT w układzie generatora relaksacyjnego. Przebieg napięcia emitera przedstawiony jest na wykresie 5. Ze względu na małą stałą czasową ładowania i rozładowania bazy mieliśmy problemy z zaobserwowaniem charakterystycznych „szpilek” na wyjściach bazy, które osiągają wartość od Uv do Up.

- 3 -