Aparat virtual pentru trasarea caracteristicilor tranzistoarelor

TEMA LUCRARII

Se va realiza un aparat virtual pentru trasarea caracteristicilor de iesire ale tranzistoarelor. Tensiunea de polarizare va fi de maxim 10V iar curentul absorbit de montajul de testare, pe fiecare punct de intrare, max. 5mA.

Circuitul in care este montat tranzistorul, a carui caracteristica se traseaza va fi comandat si masurat prin intermediul unei placi de achizitie NI 6221.

Vor fi furnizate prin intermediul canalelor de iesire ale placii, tensiunea de alimantare si curentul de baza.

Se vor trasa caracteristicile de iesire a tranzistorului, curentul de colector in functie de tensiunea colector-emitor, pentru trei valori ale curentului de baza.

Instrumentul va fi realizat ca o aplicatie LabView.

Rezultatul masuratorilor va fi afisat sub forma grafica pe Panoul Frontal.

CAPITOLUL 1

TRANZISTORII BIPOLARI SI CARACTERISTICILE LOR

1.1 Funcţionarea tranzistorului bipolar

Tranzistorul bipolar este construit dintr-un cristal semiconductor pe care se realizează trei regiuni de conductivitate alternantă pnp sau npn (figura 1.1). Pe cele trei regiuni se ataşează electrozi metalici care realizează un contact ohmic cu materialul semiconductor, regiunea din mijloc purtând denumirea de bază (B), iar cele laterale de emitor (E) şi colector (C), după rolul pe care-l joacă în funcţionarea tranzistorului. Trebuie remarcat că tranzistorul bipolar nu are o structură simetrică, regiunea emitorului fiind mai puternic impurificată decât cea a colectorului.

Fig. 1.1. Explicatii pentru funcţionarea tranzistorului bipolar

Simbolul folosit în schemele electrice pentru tranzistorul bipolar este prezentat în figura 1.2.

Fig. 1.2

Explicaţiile vor fi prezentate numai pentru una dintre variantele constructive - în acest caz pentru structura npn - funcţionarea pentru varianta constructivă alternativă rezultând imediat.

După cum se vede din figura1.1, pe structura tranzistorului bipolar se formează două joncţiuni, o joncţiune bază-emitor şi o joncţiune bază-colector, cele două joncţiuni fiind înseriate. In funcţionare obişnuită, joncţiunea bază-emitor este polarizată direct iar joncţiunea bază-colector este polarizată invers.

Pentru funcţionarea tranzistorului, regiunea de mijloc care constituie baza, trebuie să fie foarte subţire (w ~ 5 10-4 cm). Dacă ar fi mai groasă, cele două joncţiuni înseriate ar fi independente fără a prezenta efectul de tranzistor. Acest efect constă, în esenţă, în faptul că electronii injectaţi de emitor într-un circuit cu rezistenţă scăzută (joncţiunea bază-emitor polarizată în sens direct) ajung în cea mai mare parte în circuitul de rezistenţă ridicată (joncţiunea colector-bază polarizată în sens invers) a colectorului. De obicei joncţiunea polarizată în sens direct se găseşte în circuitul de intrare iar cea polarizată invers în circuitul de ieşire. Pentru funcţionarea corectă a unui tranzistor în regim activ normal este necesar ca tensiunea sursei de alimentare a circuitului colector-bază, EC să fie mai mare, în valoare absolută, ca tensiunea de alimentare a circuitului bază-emitor, EB.

Deoarece joncţiunea emitorului este polarizată direct, emitorul injectează purtătorii majoritari (electroni) în regiunea bazei. Baza fiind mai îngustă decât lungimea de difuzie a electronilor în bază, majoritatea electronilor ajung la joncţiunea colectorului. Câmpul electric total al joncţiunii bază-colector va favoriza puternic trecerea spre colector a electronilor injectaţi de emitor în bază, astfel încât fluxul de electroni injectaţi va cuprinde întreg tranzistorul (figura 1.1). In regiunea colectorului electronii sosiţi din bază se recombină cu goluri care vin de la sursa de alimentare. Componenta electronică a curentului colectorului IC rămâne întotdeauna mai mică decât curentul de emitor IE, din două motive. In primul rând, nu întregul curent al emitorului este format din electroni. O parte a curentului IE (şi anume curentul invers al emitorului) este format din goluri IEp (fig. 1.1). In al doilea rând, nu toţi electronii care părăsesc zona emitorului ajung la colector deoarece un număr oarecare (mic) de electroni se recombină cu golurile din bază.

Joncţiunea de colector fiind polarizată în sens invers, prin această joncţiune trece numai curentul invers ICB0 foarte slab (de ordinul zecilor de nA) format din purtători minoritari (goluri) injectaţi din colector în bază (fig. 1.1).

In continuare vom defini parametri mai importanţi ai tranzistorului bipolar, precum şi expresiile curenţilor prin dispozitiv.