7. TRANZYSTOR JEDNOZŁĄCZOWY

7.1. Budowa i charakterystyki u=u(i)

Tranzystor jednozłączowy - a właściwie: dioda złączowa z podwójną bazą - jest najprostszym, sterowalnym przyrządem półprzewodnikowym. To jedno złącze, niesymetrycznie umieszczone w elemencie, jest reprezentowane przez diodę na schemacie zastępczym tranzystora - rys.7.1. Rezystancja między elektrodami obu baz jest równa sumie rezystancji pomiędzy emiterem a każdą z baz

r_BB=r_B1+r_B2 (7.1)

Gdy I_E=0, to ta rezystancja, określana między- bazową, wynosi od 5 do 9 k. Podczas pracy tranzystora złącze emiterowe polaryzowane jest w kierunku przewodzenia, natomiast obie bazy tworzą dzielnik napięciowy z nieoznaczonym węzłem wewnętrznym (rys.7.2). Wartość r_B1 zależy od prądu emitera (ilości wstrzykiwanych dziur do obszaru wewnętrznego) i maleje ze wzrostem tego prądu. Jednakże prąd ten pojawi się dopiero po przekroczeniu potencjału dyfu-zyjnego złącza ψ₀ przez zewnętrzne napięcie na elektrodzie emitera U_EB1. Spadek napięcia na rezystancji r_B1 wynosi

(7.2)

W ten sposób definiujemy wewnętrzny współczynnik blokowania tranzystora

(7.3)

określany dla granicznego prądu I_B=0. Wewnętrzne napięcie na r_B1 wynosi zatem

(7.4)

Jak długo napięcie na emiterze u_EB1 jest mniejsze niż suma napięć
prąd emitera praktycznie nie płynie. Przy napięciu szczytowym na emiterze

(7.5)

złącze p-n zostaje spolaryzowane przepustowo i następuje szybki przyrost prądu emiterowego - rys.7.3.

Na emiterowej charakterystyce prądowo-napięciowej tranzystora jednozłączowego w kształcie litery S widzimy trzy zakresy prądowe: odcięcia, ujemnej rezystancji i nasycenia napięciowego. Zakresy te rozgranicza prąd szczytowy I_P i prąd doliny I_V. Prąd I_R jest prądem odcięcia złącza. Te niezwykłe tranzystory znajdują zastosowanie w konstrukcji oscylatorów relaksacyjnych o małych częstotliwościach drgań, bo już od 1 Hz do kilkuset Hz.

7.2. Przebieg ćwiczenia

7.2.1.Wyznaczenie charakterystyki emiterowej i_E=i_E(u_E)

Charakterystykę i_E=i_E(u_E) wyznaczamy z punktów pomiarowych zebranych w układzie sporządzonym na module TM1 według rys.7.4. Napięcie mierzymy w obwodzie E-B1 regulując napięciem zasilacza wewnętrznego w module. Pomiary dokonujemy dla kilku wartości U_BB zmieniając napięcie potencjometrem P1.

Podczas zdejmowania pomiarów zauważyć i zarejestrować w miarę dokładnie na charakterystyce punkty szczytu i doliny. Wartość U_V rejestrujemy tuż po gwałtownym spadku prądu emitera w nieuchwytnym zakresie rezystancji ujemnej.

Aby przeprowadzić pomiary w zakresie rezystancji ujemnej należy zbudować układ na bazie modułu TM2RT według rys.7.5.

Dla kilku wartości prądu, który obliczamy z zależności

(7.6)

odczytujemy na woltomierzu V1 napięcie u_EB1. Na podstawie pomiarów można wyliczyć rezystancję dynamiczną

(7.7)

7.2.2. Generator relaksacyjny na tranzystorze jednozłączowym

Prosty generator relaksacyjny montujemy na module pomiarowym TM1 według rys.7.6. Generator działa w ten sposób, że kondensator C₁ ładowany jest przez R₁, aż do osiągnięcia maksymalnego napięcia U_B0, przy którym włącza się tranzystor przechodząc w stan przewodzenia i rozładowuje kondensator przez r_B1 i R₂. Gdy napięcie na emiterze osiągnie określoną wartość U_EB1, to emiter przestaje przewodzić, a tranzystor wraca do stanu blokowania - i cykl się powtarza. Okres relaksacji generatora wynosi

(7.8)

Dla typowej wartości η=0.63 powyższą zależność można uprościć do postaci

T=R₁C₁ (7.9)

Przebiegi napięć na kondensatorze C₁ oraz na rezystorze R₂ należy przerysować z ekranu oscyloskopu oraz obliczyć ich okres i porównać z wartością obliczoną według (7.9). Na podstawie przebiegu napięcia na kondensatorze wyznaczamy wartości U_B0 oraz U_V.

51

---