Read wiczenia z zakresu podzespolów energoelektronicznych.doc text version

1

Biblioteka Zespolu Szkól Elektryczno-Elektronicznych

im. Marii Sklodowskiej Curie w Bytomiu

2/ZSE-E ,2006

OPRACOWANIE DOKUMENTACJI TECHNICZNEJ

INSTRUKCJE DO PRZEPROWADZENIA WICZE na temat: PODZESPOLY ENERGOELEKTRONICZNE WRAZ Z WYNIKAMI POMIARÓW NA STANOWISKU POMIAROWYM NR. 6 A,B w pracowni energoelektronicznej

In. Stasiów Slawomir nauczyciel ZSE-E w Bytomiu

Cel i zakres opracowania; podzespoly energoelektroniczne stanowi integraln cz ukladów i urzdze pracujcych w pracowni. Warunkiem poprawnej pracy tych modeli jest sprawno podzespolów. Kady ucze musi zna podstawowe uklady pomiarowe w tym zakresie. Opracowanie stanowi material pomocny do poszerzenia umiejtnoci praktycznych w badaniu podzespolów. Opracowanie moje przyblia zasad dzialania oraz technologi wykonania pomiarów w zakresie umoliwiajcym sprawn ocen podzespolu. Przedstawiony material moe by przydatny uczniom i nauczycielom przedmiotów zawodowych oraz uytkownikom sprztu i majsterkowiczom .

2

1. PODSTAWOWE POMIARY W ELEKTRONICE

1.1 BADANIE RÓDLA NAPICIA.

W ukladzie pomiarowym jak na rysunku dokonujemy pomiary napicia na zaciskach obwodu dla zmiennej wartoci rezystancji R.

Korzystajc z prawa Ohma moemy wyliczy warto prdu plyncego w obwodzie:

I=

U R

Dla zadanej wartoci U0 = 5[V] uzyskalimy nastpujce wyniki: R [k 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 9 8 U [V] 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00 4,83 3,73 2,57 1,90 1,88 1,78 I [mA] 5,0 5,6 6,3 7,1 8,3 10,0 12,5 16,7 25,0 50,0 55,6 62,5 71,4 83,3 100,0 120,8 124,3 128,5 190,0 208,9 222,5

3

7 1,70 6 1,60 5 1,40 4 1,25 3 1,10 2 0,97 1 0,80 Charakterystyka napiciowa : 242,9 266,7 280,0 312,5 366,7 485,0 800,0

U[V]

6 5 4 3 2 1 0 0 200 400 600 800 I[mA]

Wyznaczenie rezystancji wewntrznej ródla napiciowego:

U I 5 - 4,83 Rw = = 1,47[] 0,005 - 0,120 Rw =

Wyznaczenie sily elektromotorycznej ródla napiciowego:

E = 5 + 0,005 1,478 = 5[V]

1.2 BADANIE RÓDLA PRDOWEGO W ukladzie pomiarowym jak na rysunku dokonalimy pomiaru napicia na zaciskach obwodu dla zmiennej wartoci rezystancji R.

E = U + I Rw

4

Korzystamy z prawa Ohma eby wyliczy wartoci prdu plyncego w obwodzie:

I=

U R

Dla zadanej wartoci I0 = 1 [mA] uzyskalimy nastpujce wyniki:

R [k] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

U [V] 1,00 1,99 2,98 3,97 4,96 5,94 6,93 7,92 8,91 9,89 10,46 10,49 10,50 10,50 10,50 10,51 10,51 10,51 10,51 10,51

I [mA] 1,000 0,995 0,993 0,993 0,992 0,990 0,990 0,990 0,990 0,989 0,951 0,874 0,808 0,750 0,700 0,657 0,618 0,584 0,553 0,526

Wyznaczenie konduktancji ródla prdowego:

I U 1 10 -3 - 995 10 -6 5 10 -6 Gw = = = 5 10 -6 [S ] 1 - 1,99 - 0,99 Gw =

Wyznaczenie sily prdomotorycznej ródla prdowego:

I = 110 -3 + 1 (5 10 -6 ) = 1[mA]

I = I + U Gw

5

Charakterystyka prdowo napiciowa:

I [mA]

1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 0 2 4 6 8 10 12 U[V]

Wnioski ródlo napiciowe utrzymuje stale napicie (5V) do momentu, gdy prd plyncy przez obwód osignie warto okolo 100mA. Po wzrocie tego prdu powyej 100mA nastpuje stopniowy spadek wartoci napicia w ten sposób, e przy wartoci prdu równej 800 mA napicie na ródle napiciowym wynosi 0,8 V. Rezystancja wewntrzna ródla napiciowego wynosi 1,47 , natomiast sila elektromotoryczna ródla napiciowego wynosi 5 V. ródlo prdowe utrzymuje stal warto równ okolo 1 mA do momentu, gdy napicie na ródle osignie warto okolo 10V. po wzrocie tego napicia powyej 10V warto prdu gwaltownie spada. Konduktancja ródla prdowego wynosi 5 10 [ S ] , natomiast sila prdomotoryczna ródla prdowego wynosi 1 mA.

-6

2.

DIODY

2.1 WYZNACZENIE PARAMETRÓW DIOD PROSTOWNICZYCH SPOLARYZOWANYCH W KIERUNKU PRZEWODZENIA.

Obliczenie spadków napi na diodach UD wedlug wzoru:

6

UD = UZ -UR

gdzie: UZ - napicie zasilania UR ­ spadek napicia na rezystorze Obliczenie prdu ID w obwodzie ze wzoru:

ID =

gdzie: UR ­ spadek napicia na rezystorze, R ­ rezystancja rezystora W naszym wiczeniu R=100[]

UR R

Tab.1 Diody Krzemowa UZ [V] 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2,0 Ur [V] 0,00 0,01 0,01 0,01 0,01 0,03 0,07 0,13 0,21 0,30 0,38 0,47 0,57 0,66 0,75 0,84 0,94 1,03 1,13 1,23 1,33 ID [mA] 0,0 0,1 0,1 0,1 0,1 0,3 0,7 1,3 2,1 3,0 3,8 4,7 5,7 6,6 7,5 8,4 9,4 10,3 11,3 12,3 13,3 Ud [V] 0,00 0,09 0,19 0,29 0,39 0,47 0,53 0,57 0,59 0,60 0,62 0,63 0,63 0,64 0,65 0,66 0,66 0,67 0,67 0,67 0,67 Ur [V] 0,00 0,02 0,07 0,13 0,21 0,30 0,38 0,48 0,57 0,65 0,74 0,84 0,94 1,03 1,12 1,22 1,32 1,42 1,51 1,61 1,72 Germanowa ID [mA] 0,0 0,2 0,7 1,3 2,1 3,0 3,8 4,8 5,7 6,5 7,4 8,4 9,4 10,3 11,2 12,2 13,2 14,2 15,1 16,1 17,2 Ud [V] 0,00 0,08 0,13 0,17 0,19 0,20 0,22 0,22 0,23 0,25 0,26 0,26 0,26 0,27 0,28 0,28 0,28 0,28 0,29 0,29 0,28 Ur [V] 0,00 0,01 0,03 0,08 0,16 0,26 0,34 0,45 0,53 0,63 0,72 0,82 0,92 1,01 1,11 1,21 1,31 1,41 1,50 1,61 1,72 Schottky'ego ID [mA] 0,0 0,1 0,3 0,8 1,6 2,6 3,4 4,5 5,3 6,3 7,2 8,2 9,2 10,1 11,1 12,1 13,1 14,1 15,0 16,1 17,2 Ud [V] 0,00 0,09 0,17 0,22 0,24 0,24 0,26 0,25 0,27 0,27 0,28 0,28 0,28 0,29 0,29 0,29 0,29 0,29 0,30 0,29 0,28

7

Charakterystyka prdowo napiciowa diod: 1-krzemowej, 2-germanowej, 3-Schottkiy'ego spolaryzowanych w kierunku przewodzenia.

Obliczenie rezystancji dynamicznej rd diod ze wzoru:

rd =

gdzie:

U d I d

U d I d

·

- przyrost spadków napi na diodzie - przyrost prdu

dioda krzemowa:

rd 1 =

·

U d 1 (0,67 - 0,39)[V ] 0, 28[V ] = = = 21,21[ ] I d 1 (13,3 - 0,1)[mA] 13,2[mA]

dioda germanowa:

rd 2 =

·

U d 2 (0, 28 - 0, 22)[V ] 0,06[V ] = = 4,84[ ] I d 2 (17, 2 - 4,8)[mA] 12,4[mA]

dioda Schottky'ego:

rd 3 =

0,04[V ] U d 3 (0, 28 - 0, 24)[V ] = = = 2,56[ ] I d 3 (17, 2 - 1,6)[mA] 15,6[mA]

Odczytanie wartoci napicia progowego UP diod prowadzc styczn do charakterystyki prdowo-napiciowej diod spolaryzowanych w kierunku przewodzenia: ·

dioda krzemowa:

8

UP1 = 0,57 [V] · dioda germanowa: UP2 = 0,19 [V] · dioda Schottky'ego: UP3 = 0,24 [V]

2.2 WYZNACZENIE PARAMETRÓW DIOD PROSTOWNICZYCH SPOLARYZOWANYCH W KIERUNKU ZAPOROWYM.

Obliczenie spadków napi UD na diodach wedlug wzoru:

UD = UZ -UR

gdzie: UZ - napicie zasilania UR ­ spadek napicia na rezystorze Obliczenie prdu ID w obwodzie ze wzoru:

ID =

gdzie: UR ­ spadek napicia na rezystorze, R ­ rezystancja rezystora W naszym wiczeniu R=10[k]

UR R

9

Tabl.2 Diody Krzemowa UZ [V] 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00 10,00 11,00 12,00 Ur [mV] 0,00 0,00 0,00 0,00 0,02 0,02 0,03 0,03 0,04 0,04 0,04 0,04 0,05 ID [µA] 0,00 0,00 0,00 0,00 2,00 2,00 3,00 3,00 4,00 4,00 4,00 4,00 5,00 Ud [V] 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00 10,00 11,00 12,00 Ur [V] 0,00 0,60 1,10 1,35 1,90 2,20 2,85 3,34 4,00 4,92 5,50 6,10 7,50 Germanowa ID [mA] 0,00 0,06 0,11 0,13 0,19 0,22 0,28 0,33 0,40 0,49 0,55 0,61 0,75 Ud [V] 0,00 0,40 0,90 1,65 2,10 2,80 3,15 3,66 4,00 4,08 4,50 4,90 4,50 Ur [mV] 0,00 2,59 3,03 3,47 3,86 4,18 4,46 4,79 5,19 5,50 5,90 6,19 6,58 Schottky'ego ID [µA] 0,00 0,25 0,30 0,34 0,38 0,41 0,44 0,47 0,51 0,55 0,59 0,61 0,65 Ud [V] 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00 10,00 11,00 12,00

Charakterystyka prdowo-napiciowa diody krzemowej spolaryzowanej w kierunku zaporowym.

10

Charakterystyka prdowo-napiciowa diody germanowej spolaryzowanej w kierunku zaporowym.

Charakterystyka prdowo-napiciowa diody Schottky'ego spolaryzowanej w kierunku zaporowym

11

2.3 WYZNACZENIE PARAMETRÓW DIOD STABILIZACYJNYCH SPOLARYZOWANYCH W KIERUNKU PRZEWODZENIA

Schemat pomiarowy

Tabl.3 ID [mA] 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0 20,0 30,0 Zenera 1 UD [V] 0,00 0,64 0,66 0,68 0,69 0,70 0,70 0,71 0,71 0,72 0,72 0,74 0,75 0,76 0,77 0,78 0,78 0,79 0,79 0,79 0,82 0,83 Diody Zenera 2 UD [V] 0,00 0,65 0,68 0,69 0,70 0,70 0,71 0,71 0,72 0,72 0,72 0,74 0,75 0,76 0,77 0,77 0,78 0,78 0,78 0,79 0,81 0,82 Zenera 3 UD [V] 0,00 0,67 0,69 0,71 0,72 0,72 0,73 0,73 0,74 0,74 0,74 0,76 0,78 0,79 0,79 0,80 0,80 0,81 0,81 0,81 0,84 0,86

12

Charakterystyka prdowo-napiciowa diod zenera spolaryzowanych w kierunku przewodzenia.

Odczytanie wartoci napicia progowego UP diod prowadzc styczn do charakterystyki prdowo-napiciowej diod zenera spolaryzowanych w kierunku przewodzenia: · dioda1 UP1 = 0,64[V] · dioda2 UP2 = 0,65[V] · dioda3 UP3 = 0,67[V] 2.4 WYZNACZENIE PARAMETRÓW DIOD STABILIZACYJNYCH SPOLARYZOWANYCH W KIERUNKU ZAPOROWYM.

schemat pomiarowy

13

tabl.4 ID [mA] 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0 20,0 30,0 Zenera 1 UD [V] 0,00 4,72 5,02 5,20 5,29 5,37 5,43 5,48 5,52 5,55 5,58 5,74 5,81 5,85 5,88 5,90 5,91 5,93 5,94 5,95 5,99 6,03 Diody Zenera 2 UD [V] 0,00 1,69 1,86 1,96 2,04 2,11 2,16 2,20 2,24 2,28 2,31 2,54 2,68 2,79 2,87 2,94 3,00 3,05 3,10 3,14 3,42 3,57 Zenera 3 UD [V] 0,00 7,53 7,55 7,55 7,55 7,55 7,55 7,55 7,55 7,56 7,56 7,57 7,58 7,58 7,59 7,60 7,61 7,62 7,63 7,64 7,70 7,80

Charakterystyka prdowo-napiciowa diod Zenera spolaryzowanych w kierunku zaporowym.

14

Wyznaczenie rezystancji dynamicznej rd diod Zenera z wzroru:

rd =

gdzie:

U d I d

U d I d

·

- przyrost spadków napi na diodzie - przyrost prdu

dioda1

rd 1 =

·

U d 1 (6,03 - 5,81)[V ] 0,22[V ] = = = 8,15[ ] I d 1 (30 - 3)[mA] 27[mA] U d 2 (3,57 - 2,68)[V ] 0,89[V ] = = = 32,96[ ] I d 2 (30 - 3)[ mA] 27[mA]

dioda2

rd 2 =

·

dioda3

rd 3 =

U d 3 (7,8 - 7,580[V ] 0, 22[V ] = = = 8,15[ ] I d 3 (30 - 3)[mA] 27[mA]

Wyznaczenie napicia Zenera UZ dla diod: · dioda1 UZ1 = 5,81[V] ·

dioda2

UZ2 = 2,68[V] · dioda3 UZ3 = 7,58[V] WNIOSKI Warto napicia progowego dla diod spolaryzowanych w kierunku przewodzenia wynosi: dla diody krzemowej UP1 = 0,57 [V], dla diody germanowej UP2 = 0,19 [V], dla diody Schottky'ego UP3 = 0,24 [V]. Warto napicia progowego diody krzemowej jest najwiksza. Po przekroczeniu wartoci napicia progowego diody zaczynaj przewodzi prd rzdu kilku, kilkudziesiciu miliamper. Rezystancja dynamiczna diody krzemowej wynosi rd 1 = 21, 21[] ; diody germanowej rd 2 = 4,84[] , diody Schottky'ego rd 3 = 2,56[] . Wartoci napicia na diodzie krzemowej oraz na diodzie Schottky'ego, spolaryzowanych w kierunku zaporowym, s zblione do wartoci napicia zasilania. Na aproksymacji charakterystyki prdowonapiciowej diod: krzemowej, germanowej i Schottky'ego spolaryzowanych w kierunku zaporowym moemy zauway, e dioda krzemowa nie przewodzi prdu do wartoci napicia 3[V] ­ po przekroczeniu tej wartoci przewodzi nieznaczny prd rzdu 2-5 [µA]. Prd wsteczny przeplywajcy przez diod germanowa jest równie

15

niewielki ­ od kilku do kilkudziesiciu[mA]. W przypadku diody Schottky'ego od razu plynie niewielki prd rzdu 0,1-0,7 [µA]. Napicie progowe dla wszystkich trzech diod Zenera spolaryzowanych w kierunku przewodzenia wynosi okolo 0,65[V]. Po przekroczeniu tego napicia diody zaczynaj przewodzi prd rzdu 10-35[mA]. Napicia zenera trzech diod Zenera spolaryzowanych w kierunku zaporowym wynosz UZ1 = 5,81[V], UZ2 = 2,68[V], UZ3 = 7,58[V] a ich rezystancje dynamiczne wynosz odpowiednio , , . Po przekroczeniu napicia zenera diody zaczynaj przewodzi prd rzdu od kilku do kilkudziesiciu [mA].

rd 1 = 8,15[ ] rd 2 = 32,96[ ]

rd 3 = 8,15[ ]

Charakterystyki prdowo-napiciowe diod na podstawie wyników pomiarów 0

Dioda w kierunku przewodzenia

UZ [V] Ur [V] 0 0 0,1 0,02 0,2 0,07 0,3 0,13 0,4 0,21 0,5 0,3 0,6 0,38 0,7 0,48 0,8 0,57 0,9 0,65 1 0,74 1,1 0,84 1,2 0,94 1,3 1,03 1,4 1,12 1,5 1,22 1,6 1,32 1,7 1,42 1,8 1,51 1,9 1,61 2 1,72

rD

Germanowa Schootkiego Ud [V] Ur [V] ID [mA] Ud[V] ID [mA] 0,0 0 0 0 0 0,2 0,08 0,01 0,1 0,09 0,7 0,13 0,03 0,3 0,17 1,3 0,17 0,08 0,8 0,22 2,1 0,19 0,16 1,6 0,24 3,0 0,2 0,26 2,6 0,24 3,8 0,22 0,34 3,4 0,26 4,8 0,22 0,45 4,5 0,25 5,7 0,23 0,53 5,3 0,27 6,5 0,25 0,63 6,3 0,27 7,4 0,26 0,72 7,2 0,28 8,4 0,26 0,82 8,2 0,28 9,4 0,26 0,92 9,2 0,28 10,3 0,27 1,01 10,1 0,29 11,2 0,28 1,11 11,1 0,29 12,2 0,28 1,21 12,1 0,29 13,2 0,28 1,31 13,1 0,29 14,2 0,28 1,41 14,1 0,29 15,1 0,29 1,5 15 0,3 16,1 0,29 1,61 16,1 0,29 17,2 0,28 1,72 17,2 0,28 4,8387 rd 2,564103

Krzemowa Ur [V] ID [mA] Ud [V] 0 0 0 0,01 0,1 0,09 0,01 0,1 0,19 0,01 0,1 0,29 0,01 0,1 0,39 0,03 0,3 0,47 0,07 0,7 0,53 0,13 1,3 0,57 0,21 2,1 0,59 0,3 3 0,6 0,38 3,8 0,62 0,47 4,7 0,63 0,57 5,7 0,63 0,66 6,6 0,64 0,75 7,5 0,65 0,84 8,4 0,66 0,94 9,4 0,66 1,03 10,3 0,67 1,13 11,3 0,67 1,23 12,3 0,67 1,33 13,3 0,67

rd 21,21212

ID=f(UD) 20,0 18,0 16,0 14,0 12,0 I D [m A ] 10,0 8,0 6,0 4,0 2,0 0,0 0 0,1 0,2 0,3 UD [V] 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8

Diody zaporowo

Ur [V] UZ [V] 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 0 0,6 1,1 1,35 1,9 2,2 2,85 3,34 4 4,92 5,5 6,1 7,5

Germanowa ID [mA] UD [V] 0 0,06 0,11 0,135 0,19 0,22 0,285 0,334 0,4 0,492 0,55 0,61 0,75 4,285714286 UP = [V] 0 0,4 0,9 1,65 2,1 2,8 3,15 3,66 4 4,08 4,5 4,9 4,5

Schootkiego Krzemowa Ur [mV] ID [µA] UD [mV] Ur [mV] ID UD [mV] [A] 0 0 0 0 0 0 2,59 0,26 997,41 0 0 1,00 3,03 0,30 1996,97 0 0 2000,00 3,47 0,35 2996,53 0 0 3000,00 3,86 0,39 3996,14 0,02 2 3999,98 4,18 0,42 4995,82 0,02 2 4999,98 4,46 0,45 5995,54 0,03 3 5999,97 4,79 0,48 6995,21 0,03 3 6999,97 5,19 0,52 7994,81 0,04 4 7999,96 5,5 0,55 8994,5 0,04 4 8999,96 5,9 0,59 9994,1 0,04 4 9999,96 6,19 0,62 10993,8 0,04 4 10999,96 6,58 0,66 11993,4 0,05 5 11999,95 28159,01408 rD = 0,1 [k] UP = [V] UP = [V]

ID=f(UD) Dla diody germanowej warstwowej

0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 0 2 UD [V] 4 6 0,2 0,1 0 ID [m A ] ID [µ A ] 0,4 0,3 0,7 0,6 0,5

ID=f(UD) Dla diody germanowej ostrzowej

0 0,00898 0,01006 0,0112 0,01236 0,01378 0,01516 0,01662 0,0181 0,01965 0,02132 0,02313 0,02482

0

5000 UD [V]

10000

15000

16

3. TRANZYSTORY POLOWE

3.1 BADANIE TRANZYSTORA POLOWEGO ZLCZOWEGO BF 245

Schemat ukladu pomiarowego.

UDS[V] UGS[V] 0 -1 -2 -3 -4 -5 -6

1 6,43 4,98 3,68 2,33 1,11 1,00 1,00

2 11,01 8,37 5,93 3,64 2,12 2,00 2,00

3 U[V] -10,46 7,33 4,74 3,13 3,00 3,00

4 -11,88 8,49 5,79 4,14 4,00 4,00

5 --9,58 6,83 5,15 5,00 5,00

6 --10,63 7,86 6,16 6,00 6,00

Obliczenie prdu ID:

ID =

U - U DS RD

gdzie:

U ­ napicie zasilania UDS - napicie dren-ródlo RD - rezystancja RD=1[k]

17

UDS[V] UGS [V] 0 -1 -2 -3 -4 -5 -6

1 U [V] 6,43 4,98 3,68 2,33 1,11 1,00 1,00 ID [mA] 5,43 3,98 2,68 1,33 0,11 0,00 0,00

2 U ID [V] [mA] 11,01 9,01 8,37 6,37 5,93 3,93 3,64 1,64 2,12 0,12 2,00 0,00 2,00 0,00

3 U ID [V] [mA] --10,46 7,46 7,33 4,33 4,74 1,74 3,13 0,13 3,00 0,00 3,00 0,00

4 U ID [V] [mA] --11,88 7,88 8,49 4,49 5,79 1,79 4,14 0,14 4,00 0,00 4,00 0,00

5 U [V] --9,58 6,83 5,15 5,00 5,00 ID [mA] --4,58 1,83 0,15 0,00 0,00

6 U ID [V] [mA] ----10,63 4,63 7,86 1,86 6,16 0,16 6,00 0,00 6,00 0,00

Charakterystyka wyjciowa tranzystora zlczowego z kanalem typu n I D = f (U DS ) U GS = const

18

Charakterystyka przejciowa tranzystora zlczowego z kanalem typu n I D = f (U GS ) U DS = const

Wyznaczenie prdu nasycenia: IDSS = 5,43 [mA] dla UDS =1[V] IDSS = 9,01 [mA] dla UDS =2[V] Wyznaczenie napicia UGS(OFF): UGS(OFF) = -5[V] Wyznaczenie konduktancji wyjciowej gDS:

g DS = g DS

I D U DS

U GS = 0

4,49 10 -3 - 4,33 10 -3 = = 160 10- 6 [ S ] 4-3

Wyznaczenie transkonduktancji gm:

gm = 9,01 10-3 - 0,11 10-3 = 2,23 10 -3[ S ] 0 - (-4)

I D U GS

U DS = 5[V ]

gm =

19

3.2BADANIE TRANZYSTORA POLOWEGO MOS BUZ 11.

Schemat ukladu pomiarowego.

UDS[V] UGS[V] 0,0 1,0 2,0 2,5

1 1,00 1,00 1,04 4,97

2 2,00 2,00 2,05 6,34

3 U[V] 3,00 3,00 3,05 7,53

4 4,00 4,00 4,04 8,70

5 5,00 5,00 5,05 9,84

6 6,00 6,00 6,05 10,96

Obliczenie prdu ID:

ID =

gdzie: U ­ napicie zasilania UDS - napicie dren-ródlo RD - rezystancja RD=1[k]

U - U DS RD

20

UDS[V] UGS[V] 0,0 1,0 2,0 2,5 1 U [V] 1,00 1,00 1,04 4,97 ID [mA] 0,00 0,00 0,04 3,97 U [V] 2,00 2,00 2,05 6,34 2 ID [mA] 0,00 0,00 0,05 4,34 U [V] 3,00 3,00 3,05 7,53 3 ID [mA] 0,00 0,00 0,05 4,53 U [V] 4,00 4,00 4,04 8,70 4 ID [mA] 0,00 0,00 0,04 4,70 U [V] 5,00 5,00 5,05 9,84 5 ID U [mA] [V] 0,00 6,00 0,00 6,00 0,05 6,05 4,84 10,96 6 ID [mA] 0,00 0,00 0,05 4,96

Charakterystyka wyjciowa tranzystora MOS I D = f (U DS ) U GS = const

Charakterystyka przejciowa tranzystora MOS I D = f (U GS ) U DS = const

21

Wyznaczenie prdu nasycenia:

IDS = 3,97 [mA] dla UGS=2,5 [V] Wyznaczenie napicia UGS(OFF): UGS(OFF)= 2 [V] Wyznaczenie konduktancji wyjciowej gDS:

g DS =

I D U DS

U GS = 0

g DS

(5,0 - 1,5) 10 -3 A 3,5 10-3 A -3 = V = 0,25 V = 14 10 [S ] 2,50 - 2,25

Wyznaczenie transkonduktancji gm:

gm = gm =

-3 -3

I D U GS

U DS = 3[V ]

(4,84 - 3,97) 10 A 0,87 10 A -3 V = 5,99 V = 14 10 [ S ] 10,96 - 4,97

WNIOSKI Dla tranzystora polowego zlczowego BF 245 prd nasycenia IDSS wynosi IDSS = 5,43 [mA] dla UDS =1[V] i IDSS = 9,01 [mA] dla UDS =2[V]; napicie UGS(OFF) wynosi UGS(OFF) = 4[V]; konduktancja wyjciowa gDS wynosi gDS=160[µS] a transkonduktancja gm wynosi gm=2,23[mS]. Porównanie otrzymanych wyników z wartociami katalogowymi: Prametr Warto minimalna Warto maksymalna Warto obliczona IDSS 2[mA] 25[mA] 5,43[mA] dla UDS =1[V] 9,01 [mA] dla UDS =2[V] UGS(OFF) -0,4[V] -7,5[V] -5[V] gm 125[µS] 500[µS] 160[µS] gDS 3[mS] 6,5[mS] 2,23[mS] Otrzymane wartoci napicia UGS(OFF) oraz transkonduktancji zgadzaj si z wartociami tablicowymi. Natomiast warto konduktancji wyjciowej nie jest zgodna z wartociami tablicowymi. Dla tranzystora polowego MOS BUZ 11 prd nasycenia IDS wynosi IDSS = 3,97 [µA] dla UGS=2,5 [V]; napicie UGS(OFF) wynosi UGS(OFF) = 2[V]; konduktancja wyjciowa gDS wynosi gDS=14[mS] a transkonduktancja gm wynosi gm=14[mS]

22 4. TRANZYSTORY BIPOLARNE

4.1 BADANIE TRANZYSTORA BIPOLARNEGO TYPU N- P- N.

Schemat ukladu pomiarowego. Tabele wyników pomiarów

U IB [µA] 5 10 15 20 30 40 50

0,2 [V] UBE UCE [V] [V] 0,61 0,06 0,61 0,04 0,61 0,04 0,60 0,03 0,63 0,03 0,63 0,02 0,64 0,02

0,4 [V] UBE UCE [V] [V] 0,63 0,08 0,63 0,06 0,63 0,05 0,63 0,04 0,64 0,04 0,64 0,03 0,65 0,03

0,6 [V] UBE UCE [V] [V] 0,64 0,09 0,64 0,07 0,64 0,06 0,64 0,05 0,65 0,05 0,65 0,04 0,65 0,04

0,8 [V] UBE UCE [V] [V] 0,65 0,10 0,65 0,08 0,65 0,07 0,65 0,06 0,65 0,05 0,66 0,05 0,66 0,04

1 [V] UBE UCE [V] [V] 0,65 0,12 0,65 0,09 0,65 0,08 0,66 0,07 0,66 0,06 0,66 0,05 0,66 0,05

2 [V] UBE UCE [V] [V] 0,67 0,23 0,67 0,12 0,67 0,10 0,67 0,09 0,68 0,08 0,68 0,07 0,68 0,06

U IB [µA] 5 10 15 20 30 40 50

4 [V] UBE [V] 0,67 0,68 0,69 0,69 0,69 0,70 0,70 UCE [V] 2,13 0,60 0,16 0,13 0,11 0,10 0,09 UBE [V] 0,67 0,68 0,70 0,70 0,71 0,71 0,71

6V] UCE [V] 4,09 2,51 0,89 0,18 0,14 0,12 0,11 UBE [V] 0,66 0,68 0,69 0,70 0,71 0,72 0,72

8 [V] UCE [V] 6,06 4,42 2,74 0,96 0,18 0,15 0,13

10 [V] UBE UCE [V] [V] 0,66 8,02 0,68 6,35 0,69 4,59 0,70 2,75 0,72 0,30 0,72 0,19 0,73 0,15

12[V] UBE [V] 0,66 0,68 0,68 0,70 0,72 0,73 0,73 UCE [V] 9,88 8,00 6,04 4,10 1,03 0,24 0,17

23

Wyznaczenie prdu kolektora IC:

IC =

gdzie U - napicie zasilania UCE - napicie kolektor-emiter R ­ rezystancja R=1[k] U IB [µA] UBE [V] 0,2 [V] UBE UCE IC [V] [mA] [V] 0,4 [V] UBE UCE IC [V] [mA] [V] 0,6 [V]

U - U CE R

0,8 [V] UBE UCE IC [V] [mA] [V]

1 [V] UCE [V] UBE IC [mA] [V]

2 [V] UCE [V] IC [mA]

UBE UCE IC [V] [mA] [V]

5 0,61 0,06 0,14 0,63 0,08 0,32 0,64 0,09 0,51 0,65 0,10 0,70 0,65 0,12 0,88 0,67 0,23 1,77 10 0,61 0,04 0,16 0,63 0,06 0,34 0,64 0,07 0,53 0,65 0,08 0,72 0,65 0,09 0,91 0,67 0,12 1,88 15 0,61 0,04 0,16 0,63 0,05 0,35 0,64 0,06 0,54 0,65 0,07 0,73 0,65 0,08 0,92 0,67 0,10 1,90 20 0,60 0,03 0,17 0,63 0,04 0,36 0,64 0,05 0,55 0,65 0,06 0,74 0,66 0,07 0,93 0,67 0,09 1,91 30 0,63 0,03 0,17 0,64 0,04 0,36 0,65 0,05 0,55 0,65 0,05 0,75 0,66 0,06 0,94 0,68 0,08 1,92 40 0,63 0,02 0,18 0,64 0,03 0,37 0,65 0,04 0,56 0,66 0,05 0,75 0,66 0,05 0,95 0,68 0,07 1,93 50 0,64 0,02 0,18 0,65 0,03 0,37 0,65 0,04 0,56 0,66 0,04 0,76 0,66 0,05 0,95 0,68 0,06 1,94 4 [V] 6V] 8 [V] 10 [V] IB U UCE IC UBE UCE IC UBE UCE IC UBE UCE [µA] BE [V] [V] [mA] [V] [V] [mA] [V] [V] [mA] [V] [V] 5 0,67 2,13 1,87 0,67 4,09 1,91 0,66 6,06 1,94 0,66 8,02 10 0,68 0,60 3,40 0,68 2,51 3,49 0,68 4,42 3,58 0,68 6,35 15 20 30 40 50 0,69 0,69 0,69 0,70 0,70 0,16 0,13 0,11 0,10 0,09 3,84 3,87 3,89 3,90 3,91 0,70 0,70 0,71 0,71 0,71 0,89 0,18 0,14 0,12 0,11 5,11 5,82 5,86 5,88 5,89 0,69 0,70 0,71 0,72 0,72 2,74 0,96 0,18 0,15 0,13 5,26 7,04 7,82 7,85 7,87 0,69 0,70 0,72 0,72 0,73 4,59 2,75 0,30 0,19 0,15 U 12[V] IC UBE UCE IC [mA] [V] [V] [mA] 1,98 0,66 9,88 2,12 3,65 0,68 8,00 4,00 5,41 7,25 9,70 9,81 9,85 0,68 0,70 0,72 0,73 0,73 6,04 4,10 1,03 0,24 0,17 5,96 7,90 10,97 11,76 11,83

Wyznaczenie napicia baza-emiter UBE oraz prdu kolektora IC dla wartoci napicia kolektor-emiter UCE=3[V] oraz UCE=5[V]. IB [µA] 5 10 15 20 UCE=3[V] UBE [V] 0,67 0,67 0,68 0,68 IC [mA] 1,8 3,6 5,4 7,2 UBE [V] 0,67 0,68 0,70 0,70 UCE=5[V IC [mA] 1,98 3,75 5,90 7,90

24

Rodzina charakterystyk uklady wspólnego emitera WE tranzystora n-p-n.

25

Wyznaczenie parametrów macierzy hybrydowych:

h11=

U BE I B U BE U CE

U CE = const

[ ]

h12=

I B = const

[-]

h21=

I C U = const [-] I B CE I C h22= I = const [S U CE B

gdzie : IB = 10 [ µ A] UCE= 5 [V]

h11=

0,66 - 0,65 (10,5 - 9,5) 10 - 6

h12=

V 0,01[V ] 3 A = 10- 6 [ A] = 10 10 [ ]

0,66 - 0,65 0,01 = = 0,51 10- 4 [-] 4,09 - 2,13 1,96 (3,71 - 3,30) 10 -3 A 0, 41 10-3[ A] = 400 [-] = (10,5 - 9,5) 10 - 6 A 10- 6 [ A] (3,71 - 3,30) 10 -3 A 0,41 10-3 [ A] - 6[ V = 1,96[V ] = 20 10 [ S ] 4,09 - 2,13

h21=

h22=

26

4.2BADANIE TRANZYSTORA BIPOLARNEGO TYPU P-N-P.

Schemat ukladu pomiarowego.

U IB [µA] 5 10 15 20 30 40 50

0,2 [V] UBE UCE [V] [V] 0,60 0,07 0,60 0,05 0,60 0,04 0,60 0,04 0,61 0,03 0,62 0,02 0,62 0,02

0,4 [V] UBE UCE [V] [V] 0,62 0,10 0,62 0,07 0,62 0,06 0,62 0,05 0,63 0,04 0,63 0,03 0,64 0,03

0,6 [V] UBE UCE [V] [V] 0,63 0,21 0,63 0,09 0,63 0,07 0,63 0,06 0,64 0,05 0,64 0,04 0,64 0,04

0,8 [V] UBE UCE [V] [V] 0,64 0,14 0,64 0,1 0,64 0,08 0,64 0,07 0,64 0,06 0,65 0,05 0,65 0,04

1 [V] UBE UCE [V] [V] 0,64 0,17 0,65 0,11 0,65 0,09 0,65 0,08 0,65 0,06 0,65 0,06 0,65 0,05

2 [V] UBE UCE [V] [V] 0,65 0,98 0,66 0,17 0,67 0,12 0,67 0,11 0,67 0,09 0,67 0,08 0,67 0,07

U IB [µA] 5 10 15 20 30 40 50

4 [V] UBE [V] 0,65 0,67 0,68 0,69 0,69 0,69 0,69 UCE [V] 2,95 1,68 0,45 0,17 0,13 0,11 0,10 UBE [V] 0,65 0,67 0,70 0,70 0,70 0,70 0,70

6V] UCE [V] 4,88 3,61 2,28 1,16 0,17 0,14 0,12 UBE [V] 0,65 0,67 0,68 0,69 0,70 0,71 0,71

8 [V] UCE [V] 6,86 5,53 4,12 2,92 0,79 0,19 0,15

10 [V] UBE UCE [V] [V] 0,65 8,84 0,67 7,47 0,68 6,00 0,69 4,75 0,70 2,42 0,71 0,62 0,72 0,20

12[V] UBE [V] 0,65 0,67 0,68 0,68 0,70 0,71 0,72 UCE [V] 10,32 8,89 7,35 5,95 3,63 1,70 0,21

27

Wyznaczenie prdu kolektora IC: gdzie U - napicie zasilania UCE - napicie kolektor-emiter R ­ rezystancja R=1[k] U IB [µA] UBE [V] 0,2 [V] UCE IC UBE [V] [mA] [V] 0,4 [V] UBE UCE IC [V] [mA] [V]

IC =

U - U CE R

0,6 [V] UBE UCE IC [V] [mA] [V]

0,8 [V] UBE UCE IC [V] [mA] [V]

1 [V] UCE [V] UBE IC [mA] [V]

2 [V] UCE [V] IC [mA]

5 0,60 0,07 0,13 0,62 0,10 0,30 0,63 0,21 0,39 0,64 0,14 0,66 0,64 0,17 0,83 0,65 0,98 1,02 10 0,60 0,05 0,15 0,62 0,07 0,33 0,63 0,09 0,51 0,64 0,10 0,70 0,65 0,11 0,89 0,66 0,17 1,83 15 0,60 0,04 0,16 0,62 0,06 0,34 0,63 0,07 0,53 0,64 0,08 0,72 0,65 0,09 0,91 0,67 0,12 1,88 20 0,60 0,04 0,16 0,62 0,05 0,35 0,63 0,06 0,54 0,64 0,07 0,73 0,65 0,08 0,92 0,67 0,11 1,89 30 0,61 0,03 0,17 0,63 0,04 0,36 0,64 0,05 0,55 0,64 0,06 0,74 0,65 0,06 0,94 0,67 0,09 1,91 40 0,62 0,02 0,18 0,63 0,03 0,37 0,64 0,04 0,56 0,65 0,05 0,75 0,65 0,06 0,94 0,67 0,08 1,92 50 0,62 0,02 0,18 0,64 0,03 0,37 0,64 0,04 0,56 0,65 0,04 0,76 0,65 0,05 0,95 0,67 0,07 1,93 U IB UBE [µA] [V] 5 0,65 10 0,67 15 0,68 20 0,69 30 0,69 40 0,69 50 0,69 4 [V] 6V] 8 [V] 10 [V] 12[V]

UCE IC UBE UCE IC UBE UCE IC UBE UCE IC UBE UCE IC [V] [mA] [V] [V] [mA] [V] [V] [mA] [V] [V] [mA] [V] [V] [mA] 2,95 1,05 0,65 4,88 1,12 0,65 6,86 1,14 0,65 8,84 1,16 0,65 10,32 1,68 1,68 2,32 0,67 3,61 2,39 0,67 5,53 2,47 0,67 7,47 2,53 0,67 8,89 3,11 0,45 3,55 0,70 2,28 3,72 0,68 4,12 3,88 0,68 6,00 4,00 0,68 7,35 4,65 0,17 3,83 0,70 1,16 4,84 0,69 2,92 5,08 0,69 4,75 5,25 0,68 5,95 6,05 0,13 3,87 0,70 0,17 5,83 0,70 0,79 7,21 0,7 2,42 7,58 0,70 3,63 8,37 0,11 3,89 0,70 0,14 5,86 0,71 0,19 7,81 0,71 0,62 9,38 0,71 1,70 10,30 0,10 3,9 0,70 0,12 5,88 0,71 0,15 7,85 0,72 0,20 9,80 0,72 0,21 11,79

Wyznaczenie napicia baza-emiter UBE oraz prdu kolektora IC dla wartoci napicia kolektor-emiter UCE=3[V] oraz UCE=5[V]. IB [µA] 5 10 15 20 UCE=3[V] UBE [V] 0,65 0,67 0,68 0,69 IC [mA] 1,0 2,5 3,8 5,0 UBE [V] 0,65 0,67 0,68 0,69 UCE=5[V IC [mA] 1,2 2,6 4,0 5,5

28

Rodzina charakterystyk uklady wspólnego emitera WE tranzystora p-n-p.

Wyznaczenie parametrów macierzy hybrydowych: h11=

U BE I B U BE U CE I C I B

U CE = const

[ ]

h12=

I B = const

[-]

h21=

U CE = const

[-]

29 I C U CE

h22=

I B = const

[S]

gdzie : IB = 10 [ µ A] UCE= 5 [V] h11=

0,65 - 0,64 V 0,01[V ] 3 -6 = 10- 6 [ A] = 10 10 [ ] (10,5 - 9,5) 10 A 0,65 - 0,64 0,01 = = 0,52 10 - 4 [-] 4,88 - 2,95 1,93

h12=

(5,1 - 4,9) 10-3 A 0,2 10-3[ A] h21= = 200 [-] = (10,5 - 9,5) 10- 6 A 10- 6 [ A] (5,1 - 4,9) 10-3 A 0,2 10 -3[ A] - 6[ h22= V = 1,93[V ] = 10 10 [ S ] 4,88 - 2,95

WNIOSKI

Parametry hybrydowe tranzystora typu n ­ p ­n wynosz: impedancja wejciowa

-6[

h11=

10 103 [ ]; wspólczynnik sprzenia zwrotnego h12= 0,51 10 - 4 [-]; admitancja wyjciowa h21=400[-];

admitancja wyjciowa h22= 20 10 [ S ] . Porównanie otrzymanych parametrów z wartociami tablicowymi: Parametr Warto tablicowa Warto tablicowa Warto otrzymana minimalna maksymalna h11 1,6 [k] 8,5[k] 10,0[k] h12 0,60 10-4 1,60 10-4 0,51 10-4 h21 125 [-] 500[-] 400[-] h22 20[µS] 60[µS] 20[µS] Otrzymana warto impedancji wejciowej oraz wspólczynnik sprzenia zwrotnego nie zgadzaj si z wartociami tablicowymi. Natomiast otrzymane wartoci wspólczynnika wzmocnienia prdowego oraz admitancji wyjciowej s zgodne z wartociami tablicowymi.

Parametry hybrydowe tranzystora typu n ­ p - n wynosz: impedancja wejciowa

3 -4

h11=

10 10 [ ]; wspólczynnik sprzenia zwrotnego h12= 0,52 10 [-]; admitancja wyjciowa h21=200[-]; -6[ admitancja wyjciowa h22= 10 10 [ S ] . Porównanie otrzymanych parametrów z wartociami tablicowymi:

Warto tablicowa Warto tablicowa Warto otrzymana minimalna maksymalna h11 1,6 [k] 8,5[k] 10,0[k] h12 0,60 10-4 1,60 10-4 0,52 10-4 h21 125 [-] 500[-] 200[-] h22 20[µS] 60[µS] 10[µS] Otrzymane wartoci impedancji wejciowej, wspólczynnika sprzenie zwrotnego oraz warto admitancji wyjciowej nie s zgodne z wartociami tablicowymi. Natomiast warto wspólczynnika wzmocnienia prdowego jest zgodna z wartociami tablicowymi. Parametr

30

5

TYRYSTOR

5.1 WYZNACZENIE MINIMALNEGO PRDU BRAMKI, PRZY KTÓRYM NASTPUJE ZALCZENIE TYRYSTORA.

Schemat ukladu pomiarowego IA=10[mA] RB=1[k] URB=4,76[V

Prd bramki IB:

IB=

4,76 U RB = = 4,76 [mA] 1 103 RB

5.2WYZNACZANIE CHARAKTERYSTYKI PRDOWO-NAPICIOWEJ TYRYSTORA.

Schemat ukladu pomiaroweg

31

Tabele wyników pomiarów

UAK[V] IA[mA] IB=0,1[mA] 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0,00 11,98 11,98 11,98 11,98 11,98 11,98 11,98 11,98 11,98 11,98 IB=3[mA] 0,00 11,98 11,98 11,98 11,98 11,98 11,98 11,98 11,98 11,98 11,98 IB=5[mA] 0,00 0,72 0,73 0,73 0,74 0,75 0,76 0,76 0,77 0,77 0,78 IB=7[mA] 0,00 0,72 0,73 0,74 0,74 0,75 0,76 0,76 0,77 0,77 0,78

Charakterystyka prdowo-napiciowa I A = f (U AK )

I B = const

32

5.3 WYZNACZENIE CHARAKTERYSTYKI PRDOWO-NAPICIOWEJ TYRYSTORA SPOLARYZOWANEGO W KIERUNKU WSTECZNYM.

Schemat ukladu pomiarowego

Napicie UAK:

U AK = U - U R IA = UR R

Prd IA: R=1[k]

U[V] 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

UR[mV] 0,00 0,10 0,15 0,19 0,22 0,26 0,29 0,33 0,36 0,40 0,43 0,47 0,51

UAK[V] 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00 10,00 11,00 12,00

IA[µA] 0,00 0,10 0,15 0,19 0,22 0,26 0,29 0,33 0,36 0,40 0,43 0,47 0,51

33

Charakterystyka prdowo-napiciowa I A = f (U AK ) tyrystora spolaryzowanego w kierunku wstecznym.

5.4WYZNACZENIE CHARAKTERYSTYK BRAMKOWYCH TYRYSTORA

Schemat ukladu pomiarowego

34

Wyniki pomiarów U[V] -12 -11 -10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Napicie na rezystancji RB: Prd bramki IB: URB=U-UB UB[V] -1,33 -1,30 -1,19 -1,07 -0,96 -0,84 -0,73 -0,61 -0,49 -0,37 -0,24 -0,12 0,00 0,13 0,25 0,37 0,48 0,58 0,65 0,69 0,72 0,75 0,77 0,80 0,82

IB =

U RB RB

IB =

U -UB RB

U[V] -12 -11 -10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 UB[V] IB[mA] -1,33 -10,67 -1,30 -9,70 -1,19 -8,81 -1,07 -7,93 -0,96 -7,04 -0,84 -6,16 -0,73 -5,27 -0,61 -4,39 -0,49 -3,51 -0,37 -2,63 -0,24 -1,76 -0,12 -0,88 0,00 0,00 0,13 0,87 0,25 1,75 0,37 2,63 0,48 3,52 0,58 4,42 0,65 5,35 0,69 6,31

RB=1[k]

35

Charakterystyka bramkowa tyrystora IB=f(UB)

WNIOSKI:

Minimalny prd bramki powodujcy zalczenie badanego tyrystora wynosi IB = 4,76 [mA]. Dla prdu IB = 0,1[mA] i IB = 3[mA] tyrystor znajduje si w stanie blokowania, tak wic napicie UAK jest w przyblieniu równe napiciu zasilania (okolo 12V) Dla prdu IB = 5[mA] i IB=7[mA] tyrystor znajduje si w stanie przewodzenia a napicie UAK waha si pomidzy wartociami 0,72 a 0,78V. Prd wsteczny tyrystora jest rzdu µA i nieznacznie wzrasta wraz ze wzrostem napicia UAK. Charakterystyka bramkowa tyrystora IB=f(UB) dla wartoci napicia UB w przedziale od 0 do okolo 0,65 V, oraz od 0 do okolo ­1,3 V jest zbliona do liniowej. 6 WZMACNIACZ OPERACYJNY

6.1 WYZNACZENIE WEJCIOWEGO NAPICIA NIEZRÓWNOWAENIA. U0.

schemat ukladu pomiarowego

36

Napicie niezrównowaenia U0 mona obliczy po zmierzeniu napicia wyjciowego Uwy, korzystajc z zalenoci:

U 0 = U wy

gdzie:

U wy R1 = R1 + R2 101

Uwy= 0,15 [mV]

U0 =

0,15 [mV ] = 1, 4 10 - 6 [V ] 101

U 0 = 1,4 10 - 6 [V ]

6.2 WYZNACZENIE WEJCIOWYCH PRDÓW POLARYZACJI IP1 I IP2 ORAZ PRDU NIEZRÓWNOWAENIA IOS.

schemat ukladu pomiarowego

37

a) wyznaczenie prdu polaryzujcego Ip1 (stany przelczników: K1 otwarty, K2

zamknity(R2=0).

I p1 =

U wy R1

Uwy = -64,4[mV]

I p1

- 64,4 10-3 [V ] = = 64,4 10 -9 [ A] 6 1 10 []

I p1 = 64,4[nA]

b) wyznaczenie prdu polaryzujcego Ip2 (stany przelczników: K2 otwarty, K1 zamknity (R1=0).

I p2 =

U wy R2

Uwy=68 [mV]

I p2 =

68 10-3 [V ] = 68 10- 9 [ A] 6 1 10 []

I p 2 = 68[nA]

c) wyznaczenie prdu niezrównowaenia IOS (stany przelczników: K1 i K2 otwarte).

I OS =

gdzie

U wy R

R=R1=R2 Uwy=4,01[mV]

I OS =

4,01 10 -3[V ] = 4,01 10- 9 [ A] 6 1 10 []

I OS = 4,01[nA]

38

6.3 WYZNACZENIE WSPÓLCZYNNIKA TLUMIENIA SYGNALU WSPÓLNEGO CMRR.

schemat pomiarowy

Warto wspólczynnika CMRR oblicza si ze wzoru:

CMRR [dB] = 20 log

100 U wy U we

gdzie

U wy = 0,18 U wy = 0,39

[V ] [V ]

dla U we = 4

[V ] [V ]

dla U we = -4

39 CMMRR [dB] = 20 log 100 100 = 20 log = 71,6 (0,39 - 0,18)[V ] 0,21[V ] (4 - (-4))[V ] 8[V ]

[dB ]

CMRR = 71,6[dB]

WNIOSKI Wyznaczone przez nas wejciowe napicie niezrównowaenia wzmacniacza µA 741 wynosi:

U 0 = 1,4 10-3 [mV ] . Mieci si ono w zakresie dopuszczalnych wartoci katalogowych, której maksymalna

warto wynosi U0=6[mV]. Maksymalna warto wejciowego prdu polaryzacji podawana w katalogach wynosi Ip=500[nA]. Wyznaczone przez nas wejciowe prdy polaryzacji wzmacniacza µA 741 wynosz: I p1 = 64,4[ nA] ,

I p 2 = 68[nA] i s zgodne z danymi katalogowymi. Wyznaczony przez nas prd niezrównowaenia

wzmacniacza µA 741 wynosi IOS=4,01[nA] i zgadza si on z wartociami katalogowymi, których maksymalna warto wynosi IOS=200[nA]. Wyznaczony przez nas wspólczynnik tlumienia sygnalu wzmacniacza µA 741 wynosi: CMRR=71,6[dB]. Jego warto jest zgodna z danymi katalogowymi, których minimalna warto wynosi CMRR=70[dB].

7

ELEMENTY OPTOELEKTRONICZNE

7.1Wyznaczanie parametrów diod elektroluminescencyjnych.

Schemat ukladu pomiarowego.

40

UD[V] ID[mA] 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0 20,0 30,0 Dioda czerwona 0,00 1,47 1,49 1,51 1,52 1,53 1,53 1,54 1,54 1,55 1,55 1,57 1,59 1,60 1,60 1,61 1,61 1,62 1,62 1,62 1,65 1,66 Dioda zielona 0,00 1,71 1,74 1,76 1,77 1,78 1,79 1,80 1,81 1,81 1,81 1,85 1,87 1,90 1,91 1,93 1,95 1,96 1,97 1,99 2,10 2,21 Dioda ólta 0,00 1,56 1,63 1,67 1,69 1,71 1,73 1,74 1,75 1,75 1,76 1,81 1,85 1,87 1,89 1,90 1,92 1,93 1,95 1,96 2,06 2,15 Dioda niebieska 0,00 2,74 2,79 2,81 2,83 2,84 2,85 2,86 2,86 2,87 2,87 2,91 2,94 2,96 2,98 3,00 3,01 3,03 3,04 3,06 3,18 3,28

Charakterystyka prdowo-napiciowe diod elektroluminescencyjnych: 1-czerwonej, 2 ­ zielonej, 3-óltej, 4-niebieskiej. ID=f(UD)

Odczytanie wartoci napicia progowego UP diod prowadzc styczn do charakterystyki prdowo-napiciowej diod spolaryzowanych w kierunku przewodzenia: · dioda czerwona: UP1 = 1,59 [V] · dioda zielona: UP2 = 1,87 [V

41

· dioda ólta: UP3 = 1,85 [V] · dioda niebieska: UP4 = 2,94 [V]

7.2WYZNACZANIE PARAMETRÓW FOTOREZYSTORÓW.

Schemat ukladu pomiarowego. = 0 = 1 = 2 = 3 = 4 = 5 U [V] 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 UR [V] 0 0,00 0,98 1,96 2,95 3,92 4,90 5,85 6,81 7,78 8,68 9,68 10,64 11,67 1 0,00 0,88 1,76 2,62 3,45 4,28 5,11 5,91 6,70 7,48 8,35 9,06 10,30 2 0,00 0,79 1,56 2,32 3,04 3,76 4,47 5,14 5,83 6,48 7,20 7,82 8,32 3 0,00 0,72 1,42 2,11 2,74 3,38 4,00 4,62 5,21 5,81 6,40 7,00 7,45 4 0,00 0,67 1,31 1,93 2,53 3,11 3,67 4,23 4,78 5,32 5,87 6,41 6,84 5 0,00 0,63 1,22 1,80 2,36 2,90 3,43 3,95 4,45 4,96 5,46 5,97 6,39

ID = 0 [mA] ID =10 [mA] ID =20 [mA] ID =30 [mA] ID =40 [mA] ID =50 [mA]

42

Obliczenie prdu IR przeplywajcego przez fotorezystor

IR= gdzie: R ­ rezystancja rezystora R=1[k] UR - spadek napicia na rezystorze UR=U-UR U ­ napicie zasilania UR - spadek napicia na fotorezystorze

UR R

IR=

U R U - U R = R R

UR [V] 0 0,00 0,98 1,96 2,95 3,92 4,90 5,85 6,81 7,78 8,68 9,68 10,64 11,67 1 0,00 0,88 1,76 2,62 3,45 4,28 5,11 5,91 6,70 7,48 8,35 9,06 10,30 2 0,00 0,79 1,56 2,32 3,04 3,76 4,47 5,14 5,83 6,48 7,20 7,82 8,32 3 0,00 0,72 1,42 2,11 2,74 3,38 4,00 4,62 5,21 5,81 6,40 7,00 7,45 4 0,00 0,67 1,31 1,93 2,53 3,11 3,67 4,23 4,78 5,32 5,87 6,41 6,84 5 0,00 0,63 1,22 1,80 2,36 2,90 3,43 3,95 4,45 4,96 5,46 5,97 6,39 0 0,00 0,02 0,04 0,05 0,08 0,10 0,15 0,19 0,22 0,32 0,32 0,36 0,33 1 0,00 0,12 0,24 0,38 0,55 0,72 0,89 1,09 1,30 1,52 1,65 1,94 1,70

IR [mA] 2 0,00 0,21 0,44 0,68 0,96 1,24 1,53 1,86 2,17 2,52 2,80 3,18 3,68 3 0,00 0,28 0,58 0,89 1,26 1,62 2,00 2,38 2,79 3,19 3,60 4,00 4,55 4 0,00 0,33 0,69 1,07 1,47 1,89 2,33 2,77 3,22 3,68 4,13 4,59 5,16 5 0,00 0,37 0,78 1,20 1,64 2,10 2,57 3,05 3,55 4,04 4,54 5,03 5,61

43

Charakterystyka prdowo-napiciowa fotorezystora R = f (U R ) i = const

Rezystancja fotorezystora:

R=

U R R

gdzie:

U R - spadek napiecia na fotorezystorze R - natenie prdu przeplywajcego przez fotorezystor U R =3[V]

1 2 3 4 5

R [mA] R[k]

0,5 1,0 1,5 2,0 2,4 6,00 3,00 2,00 1,50 1,25

44

Charakterystyka fotorezystora R=f() U R = const .

7.3WYZNACZANIE PARAMETRÓW TRANSOPTORA.

Schemat ukladu pomiarowego.

ID = ID = ID = ID = ID = ID =

0 [mA] 1 [mA] 2 [mA] 3 [mA] 4 [mA] 5 [mA]

= 0 = 1 = 2 = 3 = 4 = 5 U [V] 0 1 2 3 UCE [V] 0 0 1 2 3 1 0,00 0,37 1,35 2,34 2 0,00 0,18 0,34 1,12 3 0,00 0,16 0,21 0,37 4 0,00 0,15 0,18 0,23 5 0,00 0,14 0,17 0,20

45

4 5 6 7 8 9 10 11 12 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3,34 4,33 5,31 6,33 7,31 8,31 9,32 10,30 11,31 2,10 3,07 4,05 5,05 6,02 7,01 8,00 8,98 10,85 0,89 1,17 2,66 3,64 4,58 5,56 6,53 7,49 9,01 0,46 0,89 1,14 2,27 3,18 4,12 5,05 5,99 7,17 0,26 0,55 0,95 1,43 1,98 2,77 3,65 4,55 5,51

Obliczenie prdu IC przeplywajcego przez fotoretranzystor

IC =

gdzie: R ­ rezystancja rezystora R=1[k] UR - spadek napicia na rezystorze

UR R

U R = U - U CE

U ­ napicie zasilania UCE- napicie kolektor-emiter tranzystora

IC =

U R U - U CE = R R

UCE [V] 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 0,00 0,37 1,35 2,34 3,34 4,33 5,31 6,33 7,31 8,31 9,32 10,30 11,31 2 0,00 0,18 0,34 1,12 2,10 3,07 4,05 5,05 6,02 7,01 8,00 8,98 10,85 3 0,00 0,16 0,21 0,37 0,89 1,17 2,66 3,64 4,58 5,56 6,53 7,49 9,01 4 0,00 0,15 0,18 0,23 0,46 0,89 1,14 2,27 3,18 4,12 5,05 5,99 7,17 5 0,00 0,14 0,17 0,2 0,26 0,55 0,95 1,43 1,98 2,77 3,65 4,55 5,51 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0,00 0,63 0,65 0,66 0,66 0,67 0,69 0,67 0,69 0,69 0,68 0,70 0,69

IC [mA] 2 0,00 0,82 1,66 1,88 1,90 1,93 1,95 1,95 1,98 1,99 2,00 2,02 1,15 3 0,00 0,84 1,79 2,63 3,11 3,83 3,34 3,36 3,42 3,44 3,47 3,51 2,99 4 0,00 0,85 1,82 2,77 3,54 4,11 4,86 4,73 4,82 4,88 4,95 5,01 4,83 5 0,00 0,86 1,83 2,80 3,74 4,45 5,05 5,57 6,02 6,23 6,35 6,45 6,49

46

Charakterystyka prdowo-napiciowa fototranzystora I C = f (U CE ) =const

Wspólczynnik wzmocnienia prdowego (przekladnia prdowa) k :

k=

gdzie: IC ­ prd wyjcia transoptora ID ­ prd wejcia transoptora Dla UCE=3[V] 1 2 3 4 5 IC[mA] 0,8 2,0 3,2 4,7 6,2

IC ID

ID[mA] 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00

k 0,80 1,00 1,07 1,18 1,24

Charakterystyka transoptora k = f ( ) U CE = const

47

WNIOSKI

Warto napicia progowego diod elektroluminescencyjnych wynosi: dla diody czerwonej: UP1 = 1,59 [V]; dla diody zielonej: UP2 = 1,87 [V]; dla diody óltej: UP3 = 1,85 [V]; dla diody niebieskiej: UP4 = 2,94 [V]. Warto napicia diod elektroluminescencyjnych jest nieco wiksza ni zwyklych diod prostowniczych. Warto napicia progowego diody niebieskiej jest najwiksza. Po przekroczeniu napicia progowego diody elektroluminescencyjne zaczynaj przewodzi prd rzdu kilku-kilkudziesiciu amper i wieci. Przy zwikszaniu natenia owietlenia (czyli prdu ID ) rezystancja fotorezystora dy do wartoci minimalnej. Charakterystyka fotorezystora przypomina funkcj hiperboliczn. Dua zmiana strumienia nie powoduje zmian rezystancji w zakresie od 3 do 5. Natomiast w zakresie od 1 do 3 niewielka zmiana strumienia powoduje due zmiany rezystancji. Odcinek ten w przyblieniu jest prostoliniowy

Dla charakterystyki prdowo-napiciowej fototranzystora wystpuje charakterystyczny punkt nasycenia, od którego zmiany UCE nie powoduj zmian IC. Najwiksze wzmocnienie prdowe wystpuje w przedziale napi od 2,5 do okolo 3 [V]. Wzmocnienie prdowe jest rzdu od 0,8 do 1,2.

8

SPIS TRECI 1 Podstawowe pomiary w elektronice

1.1 Badanie ródla napicia. 1.2 Badanie ródla prdowego 2 DIODY

2.1 Wyznaczenie parametrów diod prostowniczych spolaryzowanych w kierunku

przewodzenia.

2.2 Wyznaczenie parametrów diod prostowniczych spolaryzowanych w kierunku

zaporowym.

2.3 Wyznaczenie parametrów diod stabilizacyjnych spolaryzowanych w kierunku przewodzenia 2,4Wyznaczenie parametrów diod stabilizacyjnych spolaryzowanych w kierunku zaporowym.

3

TRANZYSTORY POLOWE

48

3.1BADANIE TRANZYSTORA POLOWEGO ZLCZOWEGO BF 245 3.2BADANIE TRANZYSTORA POLOWEGO MOS BUZ 11.

4

TRANZYSTORY BIPOLARNE 4.1 Badanie tranzystora bipolarnego typu n- p- n. 4.2Badanie tranzystora bipolarnego typu p-n-p.

5

TYRYSTOR

5.1 WYZNACZENIE MINIMALNEGO PRDU BRAMKI, PRZY KTÓRYM NASTPUJE ZALCZENIE TYRYSTORA. 5.2WYZNACZANIE CHARAKTERYSTYKI PRDOWO-NAPICIOWEJ TYRYSTORA 5.3 wyznaczenie Charakterystyki prdowo-napiciowej tyrystora spolaryzowanego w kierunku wstecznym. 5.4WYZNACZENIE CHARAKTERYSTYK BRAMKOWYCH TYRYSTORA 6.WZMACNIACZ OPERACYJNY 6.1 Wyznaczenie wejciowego napicia niezrównowaenia. U0. 6.2 Wyznaczenie wejciowych prdów polaryzacji Ip1 i Ip2 oraz prdu niezrównowaenia IOS. 6.3 Wyznaczenie wspólczynnika tlumienia sygnalu wspólnego CMRR 7.ELEMENTY OPTOELEKTRONICZNE 7.1Wyznaczanie parametrów diod elektroluminescencyjnych. 7.2Wyznaczanie parametrów fotorezystorów. 7.3Wyznaczanie parametrów transoptora. 8 SPIS TRECI

BIBLIOGRAFIA Miernictwo elektryczne i elektroniczne ­ WSP ­ J. Parchaski Pracownia elektryczna ­ W S i P - M. Pilawski Podstawy elektroniki - W S i P ­ B. Pióro Pracownia ukladów energoelektronicznych- W S i P ­ P. Fabiaski

Opracowal in. Slawomir Stasiów

Information

wiczenia z zakresu podzespolów energoelektronicznych.doc

48 pages

Report File (DMCA)

Our content is added by our users. We aim to remove reported files within 1 working day. Please use this link to notify us:

Report this file as copyright or inappropriate

958422