Fyzikální sekce přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity v Brně FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM. Praktikum z elektroniky

Σχετικά έγγραφα
Fyzikální sekce přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity v Brně FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM. Praktikum z elektroniky

Meranie na jednofázovom transformátore

TRANZISTORY STU FEI.

MOSTÍKOVÁ METÓDA 1.ÚLOHA: 2.OPIS MERANÉHO PREDMETU: 3.TEORETICKÝ ROZBOR: 4.SCHÉMA ZAPOJENIA:

3. Striedavé prúdy. Sínusoida

UČEBNÉ TEXTY. Pracovný zošit č.5. Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť Elektrotechnické merania. Ing. Alžbeta Kršňáková

MERANIE NA TRANSFORMÁTORE Elektrické stroje / Externé štúdium

1. Určenie VA charakteristiky kovového vodiča

Matematika Funkcia viac premenných, Parciálne derivácie

Laboratórna práca č.1. Elektrické meracie prístroje a ich zapájanie do elektrického obvodu.zapojenie potenciometra a reostatu.

3. Meranie indukčnosti

UČEBNÉ TEXTY. Pracovný zošit č.7. Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť Elektrotechnické merania. Ing. Alžbeta Kršňáková

RIEŠENIE WHEATSONOVHO MOSTÍKA

UČEBNÉ TEXTY. Pracovný zošit č.2. Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť Elektrotechnické merania. Ing. Alžbeta Kršňáková

,Zohrievanie vody indukčným varičom bez pokrievky,

M6: Model Hydraulický systém dvoch zásobníkov kvapaliny s interakciou

Základy elektroniky a logických obvodov. Pavol Galajda, KEMT, FEI, TUKE

Základy elektroniky a logických obvodov. Pavol Galajda, KEMT, FEI, TUKE

REZISTORY. Rezistory (súčiastky) sú pasívne prvky. Používajú sa vo všetkých elektrických

Model redistribúcie krvi

Goniometrické rovnice a nerovnice. Základné goniometrické rovnice

KATEDRA DOPRAVNEJ A MANIPULAČNEJ TECHNIKY Strojnícka fakulta, Žilinská Univerzita

7. FUNKCIE POJEM FUNKCIE

Obr Zapojcnie na meranie statickej charakteristiky polovodičovej diódy jednosmerným prúdom

Obvod a obsah štvoruholníka

Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK

Elektrotechnika 2 riešené príklady LS2015

Riešenie lineárnych elektrických obvodov s jednosmernými zdrojmi a rezistormi v ustálenom stave

Analýza poruchových stavov s využitím rôznych modelov transformátorov v programe EMTP-ATP

4 Charakteristiky a modely tranzistorov

UČEBNÉ TEXTY. Pracovný zošit č.9. Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť Elektrotechnické merania. Ing. Alžbeta Kršňáková

Rozsah akreditácie 1/5. Príloha zo dňa k osvedčeniu o akreditácii č. K-003

MIDTERM (A) riešenia a bodovanie

Funkcie - základné pojmy

FAKULTET PROMETNIH ZNANOSTI

u R Pasívne prvky R, L, C v obvode striedavého prúdu Činný odpor R Napätie zdroja sa rovná úbytku napätia na činnom odpore.

2 Chyby a neistoty merania, zápis výsledku merania

Prechod z 2D do 3D. Martin Florek 3. marca 2009

TRANZISTOR - NELINEÁRNY DVOJBRAN UČEBNÉ CIELE

Meranie na trojfázovom asynchrónnom motore Návod na cvičenia z predmetu Elektrotechnika

HASLIM112V, HASLIM123V, HASLIM136V HASLIM112Z, HASLIM123Z, HASLIM136Z HASLIM112S, HASLIM123S, HASLIM136S

Motivácia Denícia determinantu Výpo et determinantov Determinant sú inu matíc Vyuºitie determinantov. Determinanty. 14. decembra 2010.

Ohmov zákon pre uzavretý elektrický obvod

Start. Vstup r. O = 2*π*r S = π*r*r. Vystup O, S. Stop. Start. Vstup P, C V = P*C*1,19. Vystup V. Stop

DIGITÁLNY MULTIMETER AX-100

1. laboratórne cvičenie

Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť Projekt je spolufinancovaný zo zdrojov EÚ M A T E M A T I K A

Z O S I L Ň O V A Č FEARLESS SÉRIA D

Riešenie rovníc s aplikáciou na elektrické obvody

AerobTec Altis Micro

MERANIE OPERAČNÝCH ZOSILŇOVAČOV

( Návody na cvičenia )

2742/ 207/ / «&»

UČEBNÉ TEXTY. Pracovný zošit č.8. Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť Elektrotechnické merania. Ing. Alžbeta Kršňáková

ELEKTROTECHNIKA zoznam kontrolných otázok na učenie toto nie sú skutočné otázky na skúške

UČEBNÉ TEXTY. Pracovný zošit č. 11. Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť Elektrotechnické merania. Ing. Alžbeta Kršňáková

ÚLOHA Č.8 ODCHÝLKY TVARU A POLOHY MERANIE PRIAMOSTI A KOLMOSTI

Ekvačná a kvantifikačná logika

Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK

6 Limita funkcie. 6.1 Myšlienka limity, interval bez bodu

Digitálny multimeter AX-572. Návod na obsluhu

ELEKTRONICKÉ POLOVODIČOVÉ PRVKY S VIAC AKO DVOMA PRIECHODMI PN - SPÍNACIE VÝKONOVÉ VIACVRSTVOVÉ PRVKY

Matematika prednáška 4 Postupnosti a rady 4.5 Funkcionálne rady - mocninové rady - Taylorov rad, MacLaurinov rad

Chí kvadrát test dobrej zhody. Metódy riešenia úloh z pravdepodobnosti a štatistiky

5.5. REZOLVAREA CIRCUITELOR CU TRANZISTOARE BIPOLARE

Priamkové plochy. Ak každým bodom plochy Φ prechádza aspoň jedna priamka, ktorá (celá) na nej leží potom plocha Φ je priamková. Santiago Calatrava

DIGITÁLNY MULTIMETER AX-588B

UČEBNÉ TEXTY. Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť. Vzdelávacia oblasť:

Odporníky. 1. Príklad1. TESLA TR

Fyzikální praktikum II

Kontrolné otázky na kvíz z jednotiek fyzikálnych veličín. Upozornenie: Umiestnenie správnej a nesprávnych odpovedí sa môže v teste meniť.

1. MERANIE VÝKONOV V STRIEDAVÝCH OBVODOCH

Jednotkový koreň (unit root), diferencovanie časového radu, unit root testy

Pasívne prvky. Zadanie:

ZADANIE 1_ ÚLOHA 3_Všeobecná rovinná silová sústava ZADANIE 1 _ ÚLOHA 3

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΟ Ι ΡΥΜΑ ΠΑΤΡΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ 17/06/2011 ΣΕΙΡΑ Β: 16:00 18:30 ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ

Rozsah hodnotenia a spôsob výpočtu energetickej účinnosti rozvodu tepla

ILINSKÁ UNIVERZITA v ILINE Elektrotechnická fakulta Katedra Experimentálnej elektrotechniky -

PRINCÍPY MERANIA MALÝCH/VEĽKÝCH ODPOROV Z HĽADISKA POTREBY REVÍZNEHO TECHNIKA

MERANIE NA TRANSFORMÁTORE Elektrické stroje

STRIEDAVÝ PRÚD - PRÍKLADY

Elektrický prúd v kovoch

Základy elektroniky. kap.5. Linus Michaeli

1. MERANIE ODPOROV JEDNOSMERNÝM PRÚDOM. 1a Meranie stredných odporov základnými metódami

MERANIE NA ASYCHRÓNNOM MOTORE Elektrické stroje

Matematika 2. časť: Analytická geometria

Laboratórna úloha č Výstupná práca fotokatódy, Planckova konštanta

PRAKTIKUM Z FYZIKY PRE CHEMIKOV I

C. Kontaktný fasádny zatepľovací systém

Život vedca krajší od vysnívaného... s prírodou na hladine α R-P-R

MERANIE NA IO MH7493A

Slovenska poľnohospodárska univerzita v Nitre Technická fakulta

Magneti opis i namena Opis: Napon: Snaga: Cena:

Margita Vajsáblová. ρ priemetňa, s smer premietania. Súradnicová sústava (O, x, y, z ) (O a, x a, y a, z a )

ARMA modely čast 2: moving average modely (MA)

Komplexné čísla, Diskrétna Fourierova transformácia 1

1. VZNIK ELEKTRICKÉHO PRÚDU

1. Atómová štruktúra látok, stavba atómu. Elektrické a magnetické pole v elektrotechnike.

ELEKTROTECHNICKÉ PRAKTIKUM (Návody na cvičenia)

Magneti opis i namena Opis: Napon: Snaga: Cena:

Transcript:

Fyzikální sekce přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity v Brně FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM Praktikum z elektroniky Zpracoval: Marek Talába a Petr Bílek Naměřeno: 27.2.2014 Obor: F Ročník: III Semestr: VI Testováno: Úloha č. 1: Určenie štvorpólových parametrov tranzistoru z charakteristík a zo zmien napätí a prúdov Úlohy a.) Namerajte závislost I b = f(u be ) pre niekol ko pevných hodnôt napätia U ce. b.) Namerajte závislost I c = f(u ce ) pre niekol ko stálych hodnôt I b. Stanovte zbytkové kolektorového prúdy I ce0 a I co0. c.) Graficky vyznačte závislost kolektorového prúdu I c = f(i b ) pre jednu pevnú hodnotu napätia U ce, závislost I b = f(u be ) a I c = f(u ce ). Z grafov d alej stanovte: Prúdový zosilňovací činitel h 21 pre niekol ko hodnôt kolektorového prúdu Vstupný odpor tranzistoru h 11 pre niekol ko hodnôt kolektorového prúdu Vstupnú vodivost h 22 pre niekol ko hodnôt prúdu báz. d.) Dynamickou metódou určite parametre h 11 h 21 a y 21 tranzistoru. e.) Graficky vyjadrite závislost h 21 = f(i c ) a h 21 = f(u ce ). Pomôcky V tomto praktiku sme používali nasledujúce pomôcky: jednosmerný zdroj napätia, potenciometer, multimetre, germániový bipolárny tranzistor, generátor, vodiče, kondenzátory, odpory, voltmetre. Jenotlivé pomôcky môžeme taktiež vidiet na obrázku 1. Teória Tranzistor je polovodičová súčiastka, ktorá je tvorená dvojicou PN prechodov. Jeho základnou schopnost ou je zosilňovanie. Malé zmeny napätia alebo prúdu na vstupe môžu vyvolat vel ké zmeny napätia alebo prúdu na výstupe. Táto schopnost vzniká pri priepustne polarizovanom prechode bázaemitor a záverne polarizovanom prechode báza-kolektor. Podl a princípu činnosti sa tranzistory delia na bipolárne, ktoré sú riadené prúdom tečúcim do bázy a unipolárne, ktoré sú riadené napätím na riadiacej elektróde. Každý tranzistor má najmenej tri elektródy. U bipolárneho tranzistoru sa označujú ako kolektor, báza a emitor, u tranzistoru unipolárneho ako drain, gate a source. Podl a usporiadania použitých polovodičov typu P alebo N sa rozlišujú dva typy bipolárnych tranzistorov: NPN a PNP, kde prostredné písmeno odpovedá bázy. V konkrétnych zapojeniach je vždy jedna z elektród tranzistoru spoločná vstupnému aj výstupnému obvodu a tranzistor môžeme považovat za dvojbran.

Obr azek 1: Pomˆocky. Obr azek 2: Sch ema zapojenia. Pre vyjadrenie n ızkofrenvenˇcn ych vlastnost ı tranzistoru sa najˇcastejˇsie pouˇz ıvaj u h parametre, ktor e maj u nasleduj uci v yznam: h11 = u1 i1 pri u2 = 0 je vstupn y odpor pri v ystupe do skratu, h12 = u1 u2 pri i1 = 0 je sp atn y prenos nap atia pri vstupe napr azdno, h21 = i2 i1 pri u2 = 0 je pr udov y prenos pri vystupe nakr atko, h22 = i2 u2 pri i1 = 0 je v ystupn a vodivost pri vstupe napr azdno. Podobne pre vyjadrenie vysokofrekvenˇcn ych vlastnost ı sa ˇcasto pouˇz ıvaj u y parametre, ktor ych v yznam je podobn y. Napr ıklad parameter y11 predstavuje vstupn u vodivost pri v ystupe do skratu, parameter y21 je strmost pri u2 = 0. Viacej o vlastnostiach tranzistoru a princ ıpe merania jeho charakterist ık sa mˆ oˇzeme doˇc ıtat v [1] alebo [2]. Vypracovanie Pri prv ych meraniach sme pouˇzili zapojenie, ktor e mˆoˇzeme vidiet na obr azku 3. 1. Najprv budeme merat z avislost Ib = f (Ube ) pre tri pevn e hodnoty kolektorov eho nap atia Uce. B azov y pr ud sme zvyˇsovali do hodnoty 100µA. Poˇcas merania sme museli d avat pozor, aby n am kolektorov y pr ud nepresiahl hranicu 15µA. Prv e dve hodnoty b azov eho pr udu n am vyˇsli z aporn e, ˇco 2

je spôsobené tým, že germániový tranzistor je závislý na teplote, takže má vysoký zostatkový prúd. Namerané data nakoniec vynesieme do grafu. U ce = 1 V U ce = 2.5 V U ce = 5 V č. merania U be [V] I b [µa] U be [V] I b [µa] U be [V] I b [µa] 1 0,037 1,47 0,049 1,03 0,044 1,57 2 0,054 0,47 0,083-2,1 0,062 0,26 3 0,065 0 0,098-5,25 0,081-1,56 4 0,075-1,16 0,113-9,83 0,099-5,33 5 0,09-3,51 0,125-15,56 0,113-10,13 6 0,099-5,49 0,132-20,32 0,124-15,62 7 0,106-7,56 0,138-24,45 0,132-20,6 8 0,115-10,65 0,143-29,81 0,137-25,49 9 0,12-13,03 0,148-34,79 0,142-30,29 10 0,125-15,8 0,152-39,54 0,147-36,41 11 0,129-18,39 0,155-45,25 0,149-40,32 12 0,133-20,93 0,158-50,04 0,152-45,49 13 0,138-24,93 0,161-55,15 0,154-50,76 14 0,143-29,81 0,163-59,56 0,156-55,54 15 0,148-34,7 0,166-65,51 0,158-60,59 16 0,152-40,12 0,168-70,95 0,159-65,66 17 0,156-45,21 0,169-75,28 0,16-70,87 18 0,159-49,93 0,171-80,16 0,161-76,19 19 0,162-55,06 0,173-85,41 0,162-80,6 20 0,166-60,76 0,174-90,86 0,163-85,7 21 0,168-65,37 0,175-94,51 22 0,17-70,59 23 0,173-75,57 24 0,175-80,58 25 0,177-86,06 26 0,179-92,16 27 0,181-95,93 Obrázek 3: Zapojenie tranzistoru. 3

Obrázek 4: Závislost bázového prúdu na bázovom napätí 2. Ďalej budeme merat závislost I c = f(u ce ) pre tri pevné hodnoty bázového prúdu I b. Namerané data znovu vynesieme do grafu, ktorý môžeme vidiet na nasledujúcej strane. I b = 20µA I b = 40µA I b = 60µA č. merania U ce [V] I c [ma] U ce [V] I c [ma] U ce [V] I c [ma] 1 1.005 1.236 1.031 2.71 1.056 4.4 2 2.001 1.296 2.027 2.83 1.984 4.59 3 2.972 1.35 3.034 2.94 2.982 4.78 4 3.95 1.397 3.960 3.05 3.975 4.99 5 4.973 1.445 4.942 3.16 4.977 5.22 6 6.02 1.492 5.993 3.3 5.978 5.47 7 6.92 1.542 6.96 3.43 6.95 5.76 8 7.99 1.602 7.96 3.58 7.99 6.07 9 8.95 1.662 8.95 3.74 8.95 6.47 10 10.01 1.733 9.93 3.92 9.95 6.98 3. Ďalej zistíme hodnoty zostatkového prúdu I ce0 a I co0 pre dve rôzne hodnoty kolektorového napätia. U ce = 1V I ce0 = 26, 17µA U ce = 2V I ce0 = 27, 14µA U ce = 1V I co0 = 27, 16µA U ce = 1.5V I co0 = 27, 78µA 4

Obrázek 5: Závislost kolektorového prúdu na kolektorovom napätí 4. Ďalej vynesieme závislost I c = f(i b ) pre dve rôzne hodnoty kolektorového napätia, ktorú môžeme vidiet na nasledujúcej strane. U ce = 1 V U ce = 2.5 V č. merania I b [µa] I c [µa] I b [µa] I c [µa] 1 1,3 124 0,8 110,85 2 2,9 190,94 2,1 167,83 3 4,4 264,42 4,7 298,11 4 6,3 360,64 7,3 437,2 5 10,6 592 5. Z nami nameraných závislostí teraz určíme parametre h 21 h 11 a h 22. U ce [V ] h 21 δh 21 rel.chyba 1,0 50.8 1.3 2.5 2.5 50.4 1.2 2.3 U ce [V ] h 11 δh 11 rel.chyba 1,0-504 19 3.7 2.5-398 19 4.8 5.0-293 21 7.3 5

Obrázek 6: Závislost kolektorového prúdu na bázovom prúde I b [µa] h 22 [10 5 ] δh 22 [10 5 ] rel.chyba 20 5 0.1 2.0 40 13 0.4 3.1 60 28 2 7.1 6. V d alších častiach úlohy použijeme dynamickú metódu na stanovenie parametrov tranzistoru. Zapojenie tranzistoru pri dynamickej metóde môžeme vidiet na obrázku 7. Obrázek 7: Zapojenie tranzistoru pri dynamickej metóde. 6

Dynamickou metódou určíme parametre h 11 h 21 a y 21 tranzistoru. Podrobný popis na ich určenie môžeme nájst napríklad v [1], preto v tomto praktiku uvedieme len výsledky. R 2 = 100Ω, R 3 = 100kΩ, f = 1kHz Ako prvý určíme parameter h 21 zo vzt ahu: h 21 = ic i b = u 2 R 2 R 3 u 0 = 312, 5 č. merania U ce [mv ] I c [ma] U 0 [mv ] 1 10 1 32 2 10 1.5 32 3 10 2 32 h 11 = 9, 58kΩ Nakoniec určíme parameter y 21 z nameraných parametrov h 11 a h 21 pomocou vzt ahu: y 21 = h 21 h 11 = 0, 033 7. Ako posledné vyjadríme závislost h 21 = f(i c ).Závislost h 21 = f(u ce ) do grafu vynášat nebudeme, pretože pri nami nameraných hodnotách by sme v grafe dostali jeden bod. Obrázek 8: Závislost prúdoveého zosil novacieho činitel a na kolektorovom prúde 7

Záver V tomto praktiku sme určovali štvorpólové parametre tranzistoru. Pri meraní sa nevyskytli žiadne problémy. Reference [1] Z. Ondráček: Praktikum z elektroniky. Masarykova univerzita, Brno, 1991. ISBN 80-210-0291-3. [2] J. Doleček: Moderní učebnice elektroniky 2: Polovodičové prvky a elektronky. Vydavatel stvo BEN, Praha, 2005. ISBN 80-7300-161-6. 8