به نام خدا
آزمایشگاه الکترونیک 1
جلسه ی پنجم (14/2/87)
خلاصه ای راجع به ترانزیستورها و رسم منحنی مشخصه در آرایش امیتر مشترک:
PNP
P-channel
NPN
N-channel
BJT
JFET
BJT and JFET symbols
ما در آزمایشگاه الکترونیک 1 تنها با نوع NPN از BJTها کار می کنیم.
در مورد کاربرد ترانزیستور به عنوان تقویت کننده ی توان باید توجه داشت که ترانزیستور توان یک سیگنال ac را به وسیله ی توانی که از منبع DC می گیرد تقویت می نماید. (مسلما از آنجایی که ترانفورمرها توان خروجی و ورودی برابری دارند نمی توانند به عنوان تقویت کننده ی توان مورد استفاده قرار گیرند)
برای درک نحوه ی عملکرد سوییچینگ یک BJT باید نواحی کاری آن را شناخت (قطع، اشباع و فعال)
خط مورب رسم شده همان خط بار است.
در ناحیه ی اشباع IC ماکسیمم شده و VCE، 0.2V است.
V_CE(Sat.) =0.2V
V_(BE(ON))=0.7V
I_C=βI_B
CE: ورودی به بیس اعمال می شود و خروجی از کلکتور گرفته می شود. (پایه سوم از نظر ac زمین می شود)
CB: ورودی به امیتر داده شده و خروجی از کلکتور گرفته می شود. (پایه ی سوم از نظر ac زمین می شود)
CC: ورودی به بیس داده شده و خروجی از امیتر گرفته می شود. (پایه ی سوم از نظر ac زمین می شود)
شناسایی پایه های ترانزیستور:
هر چند پیوند های B-C و B-E هر دو به صورت یک دیود عمل می کنند ولی باید توجه داشت که نمی توان از پایه ی کلکتور به جای امیتر استفاده کرد زیرا از لحاظ ساختاری با هم تفاوت دارند. (درصد ناخالصی و عرض ناحیه)
بنابراین قبل از بستن مدار باید بتوانیم پایه های ترانزیستور را از هم تشخیص دهیم. ما در آزمایشگاه با ترانزیستور BC107 کار می کنیم. در این ترانزیستور پایه ی امیتر توسط زائده ای که در کنار آن وجود دارد مشخص می شود و پایه های دیگر را مطابق شکل زیر می شناسیم:
تست ترانزیستور:
پس از تشخیص پایه ها، باید از سلامت ترانزیستور اطمینان حاصل کنیم. برای این کار کافیست چک شود که دیود هر دو پیوند BE و BC به درستی کار می کنند.
برای این منظور از مولتی متر در حالت تست دیودی استفاده می کنیم (در مولتی مترهای آزمایشگاه دکمه های 2Ω و 200Ω را همزمان فشار دهید) و از ترمینال های V-Ω و COM استفاده کنید.
+ به بیس، و – را یک بار به E و یک بار به C وصل کنید، در صورت سلامت دیود مولتی متر عددی بین 0.45 تا 0.75 را نشان می دهد، ولی در غیر این صورت پیوند سوخته است. (مشابه تست دیود)
رسم منحنی مشخصه ی ترانزیستور در آرایش کلکتور مشترک:
1- روش نقطه یابی:
مدار شکل بعدی را بسته و جدول مربوطه را کامل می کنیم.
خانه های جدول نشان دهنده ی جریان کلکتور بر حسب میلی آمپر هستند.
i_B=(V_BB-V_(BE(ON)))/R_B =(V_BB-0.7)/100k
VCE=
0
1
2
4
6
8
10
12
VBB=0.7
iB(uA)=0
0
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
VBB=1.7
iB(uA)=10
0
3.9
4
4.1
4.2
4.3
4.5
4.7
VBB=2.7
iB(uA)=20
0
7.5
7.6
7.8
8.1
8.4
8.8
9.1
VBB=3.7
iB(uA)=30
0
11.4
11.7
12
12.5
13
13.7
14.6
VBB=4.7
iB(uA)=40
0
15
15.1
15.8
16.7
17.8
19.6
20.4
توضیح: برای بدست آوردن جدول فوق کافیست ابتدا VBB را به گونه ای تنظیم کنیم تا iB مورد نظر به دست آید، سپس با تغییر VCC، سعی می کنیم VCE را نیز تنظیم کنیم، در این حالت جریان کلکتور را یادداشت خواهیم کرد.
تمرین:
در جدول فوق برای VCE=6V و iB=20uA، β ترانزیستور را اندازه گیری نمایید.
حل:
I_C=βI_B→β=I_C/I_B =8.1(mA)/20(uA) =405
با توجه به اطلاعات جدول منحنی مشخصه ی ترانزیستور در شکل بعد رسم شده است.
2- بدست آوردن نمودار با استفاده از اسیلوسکوپ:
این روش به نسبت بسیار ساده تر از روش قبلیست، کافی است مدار زیر را ببندیم و منحنی مشخصه را روی اسیلوسکوپ مشاهده نماییم.
شکل کلی منحنی دیده شده مشابه همان است که در قسمت قبل رسم شد (البته نمودار بسیار نرم تر است) ولی تنها یکی از خطوط رسم شده را در هر لحظه نشان می دهد، برای اینکه به شکل قبلی برسیم می توان به خیلی سریع ولوم مربوط به ولتاژ VBB را کم و زیاد کرد، در حین این کار شکل خطوط برای چند لحظه روی صفحه می ماند و مشابه منحنی مشخصه ای که در دفترچه ی دیود آمده مشاهده می شود.
چند شکل نمونه در ولتاژ های به ترتیب VBB=2.7V، 3.7V و 4.7V در صفحات بعد مشاهده می شود.
در همه شکل ها ولوم های هر دو کانال اول و دوم بر روی 5 Volts/DIV قرار دارند.
در حالت VBB=0.7 شکل به یک خط صاف افقی نزدیک می شود.
می تواند در این شکل ها را با شکل های بدست آمده از روش نقطه یابی مقایسه کرد و دید که اعداد نزدیک به هم هستند.