Parametry małosygnałowe tranzystorów bipolarnych

(1)

AGH, WEAIiE

ELEMENTY ELEKTRONICZNE – LABORATORIUM

^{Rok 1 EiT}

Nr ćwiczenia:

8

Temat:

Parametry małosygnałowe tranzystorów bipolarnych

Ocena:

Data wykonania:

07.06.2010r.

Imię i nazwisko:

1.

Paweł Zajdel

2.

Jakub Kwolek

3.

Anna Włosińska

4.

Wojciech Król

5.

Michał Wiencek

Opracowanie wyników.

1. W układzie zbudowanym według schematu podanego poniżej zmierzyliśmy parametry potrzebne do obliczenia współczynników wzmocnienia prądowego β i h21e.

Współczynnik wzmocnienia stałoprądowego β obliczyliśmy według zależności:

β= I

_C

I

_B

= 25

0,84 ≅ 30

Wartość współczynnika β wydawałaby się dość mała, jednak badaliśmy tranzystor dużej mocy, a takie charakteryzują się mniejszą wartością β.

Obliczamy wartość wzmocnienia prądowego małosygnałowego h21e (zmierzone wartości: UP3=0,11 V, UP1-UP2=0,71 V, RC=40 Ω, RB=10 kΩ). Kondensator C2 możemy potraktować jako zwarcie, gdyż dla częstotliwości 1 kHz jego reaktancja jest równa około 1,6 Ω.

(2)

h

_{21 e}

= i

_c

i

_b

=

U

_{P 3}

R

_C

U

_{P 1}

−U

_{P 2}

R

_B

= 10000

40 ∗0,11 0,71 ≅39

Jak widać, uzyskana wartość współczynnika h21e różni się dość znacznie od wartości współczynnika β.

Mogło to być spowodowane zaniedbaniem wpływu kondensatora C2 (pomiary zostały wykonane dobrze, z użyciem opcji „measure” oscyloskopu, więc nie powinny one generować błędów). Pomiarów dokonaliśmy tylko dla jednej częstotliwości, więc nie możemy narysować wykresu współczynnika wzmocnienia prądowego h21e w funkcji częstotliwości. Wartość wzmocnienia małosygnałowego może się różnić od wzmocnienia prądowego β też z tego powodu że jest ona określona dla modelu

stworzonego z elementów liniowych który dla małych sygnałów podanych na wejście poprzez linearyzację charakterystyk przybliża działanie tranzystora.

2. Na podstawie pomiarów dokonanych w układzie wg schematu z punktu 1możemy obliczyć małosygnałową impedancję wejściową h11e.

h

_11e

= u

_be

i

_be

= u

_be

u

_we

−u

_be

R

_B

= U

_{P 3}

U

_{P 1}

−U

_{P 2}

R

_B

=1549 Ω

3. Na podstawie pomiarów dokonanych w układzie wg schematu z punktu 1możemy obliczyć transkonduktancję gm.

Z def: g_m= ∂ I_C

∂ U_BE

Dla małych zmian prądu kolektora i napięcia baza-emiter pochodną w powyższym wzorze można zastąpić przyrostami. Warunek ten jest spełniony dla małych amplitud sygnałów. Zatem, dla wartości małosygnałowych i układu z punktu 1, transkonduktancję można wyrazić wzorem:

g_m= ic

u_be= u_ce RC

u_be= U_{P 3}

RC

U_{P 2}=0,34 S

Korzystając z poniższych zależności możemy obliczyć współczynnik nE nieidealności złącza emiterowego.

g

_m

= α I

_E

n

_E

U

_T

Ale α I_E=I_C _{, zatem:}

g

_m

= I

_C

n

_E

U

_T Stąd:

n

_E

= I

_C

g

_m

U

_T

=2,83

4. W układzie jak na rysunku poniżej wyznaczamy admitancję wyjściową h22e.

(3)

Parametr ten obliczamy wg zależności:

h_{22 e}= ic

u_ce=

u_we−u_ce RC 2

u_ce =

U_{P 4}−U_{P 3} RC 2

U_{P 3} =0,00164 S

Wnioski.

Wyznaczone parametry h21e, h11e, h22e, gm, nE dotyczą modelu czwórnikowego tranzystora bipolarnego – modelu hybrydowego. Nie został wyznaczony parametr h12e którego znajomość pozwoliła by na pełniejszy opis modelu hybrydowego tranzystora. Badany tranzystor ma dużą małosygnałowe

impedancję wyjściową co jest parametrem pożądanym ponieważ dzięki temu pobiera on małą prąd z obwodu bazy. Małosygnałowa impedancja wyjściowa równa około 610 Ω jest prawie 3 krotnie mniejsza od małosygnałowe impedancji wejściowej. Wyznaczenie parametrów małosygnałowych hybrydowych pozwala na dopasowanie impedancyjne wejścia z wyjściem.

Rysunek przedstawia model hybrydowy z zaznaczonymi wyznaczonymi przez nas parametrami (wartości rezystancji podane są w Ω, natomiast współczynnik przy źródle prądowym w jest bezwymiarowy). Brak czasu nie pozwolił na obliczenie parametrów modelu hybryd-π poza trans konduktancją gm.