MISURAZIONE DELLE CARATTERISTICHE RILEVANTI DI UN TRANSISTOR NPN

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1 Elettrologi Elettronic Trnsistor bipolre MISURAZIONE DELLE ARATTERISTIHE RILEVANTI DI UN TRANSISTOR NPN Misurzione dell crtteristic di ingresso, vle dire l corrente di bse IB in funzione dell tensione bse emettitore UBE Misurzione dell crtteristic di controllo, vle dire l corrente di collettore I in funzione dell corrente di bse IB con tensione collettore-emettitore fiss UE Misurzione dell crtteristic di uscit, quindi dell corrente di collettore I in funzione dell tensione collettore - emettitore - UE con corrente di bse fiss IB UE82 6/6 UD Fig. : Disposizione per l misurzione (Esempio: crtteristic di ingresso). BASI GENERALI Un trnsistor bipolre è un componente elettronico costituito d tre strti semiconduttori drogti p e n lternti: l bse, il collettore e l'emettitore. L bse si trov tr il collettore e l'emettitore e serve per il controllo. In line di mssim il trnsistor bipolre corrisponde due diodi collegti contrpposti con un nodo o un ctodo comune. L bipolrità è dovut l ftto che cus dei diversi tipi di drogggio, si gli elettroni, si le lcune sono coinvolte nel trsporto dell cric. / 5

2 UE82 B SIENTIFI PHYSIS EXPERIMENT I, U Tb. : Le quttro regioni opertive di un trnsistor npn UBE UB Modlità opertiv > < Modlità ttiv dirett I B B E U E > > Sturzione < > Modlità ttiv invers < < Interdizione o cutoff U BE B Fig. 2: Principio dell struttur di un trnsistor npn con reltivi simboli grfici e le tensioni e correnti presenti In bse ll disposizione degli strti si prl di un trnsistor npn oppure pnp (Fig. 2). In bse l collegmento cui viene pplict l tensione di ingresso e di uscit, il trnsistor bipolre viene usto come qudripolo in tre configurzioni principli, ovvero le configurzioni emettitore comune, collettore comune o bse comune. Qui di seguito srà considerto solo il trnsistor npn. N P N E A second dell polrizzzione delle giunzioni bseemettitore e bse-collettore in conduzione (UBE, UB > ) o in interdizione (UBE, UB < ), si ottengono quttro regioni opertive del trnsistor npn (vedere l tb. ). Nell modlità ttiv dirett del trnsistor l giunzione BE polrizzt in conduzione (UBE > ) iniett elettroni dll'emettitore nell bse e lcune e dll bse nell'emettitore. Poiché l'emettitore h un drogggio molto superiore rispetto ll bse, nell bse sono iniettti più elettroni rispetto lle lcune iniettte nell'emettitore con ricombinzioni conseguentemente ridotte. Poiché l'mpiezz dell bse è molto inferiore rispetto ll lunghezz di diffusione degli elettroni, che nell bse sono porttori di cric minoritri, gli elettroni si diffondono ttrverso l bse fino ll brrier di potenzile tr l bse e il collettore e diffondono fino l collettore, poiché l brrier di potenzile rppresent un ostcolo solo per il porttore di cric di mggiornz. Si present quindi un corrente di trsporto IT dll'emettitore nel collettore, che con nell regione ttiv rppresent l prte fondmentle dell corrente del collettore I. Il trnsistor può quindi essere considerto come sorgente di corrente controllt dll tensione; l corrente I sull'uscit può essere controllt dll tensione UBE sull'ingresso. Gli elettroni ricombinti nell bse producono un corrente IB di bse, necessri per grntire un corrente di trsporto IT costnte e quindi l stbilità del trnsistor. Attrverso un piccol corrente d'ingresso IB viene quindi controllt un corrente in uscit mggiore I (I IT) e vviene un'mplificzione di corrente. I E Tb. 2: Le quttro crtteristiche di un trnsistor npn in modlità di vnzmento. Descrizione rtteristic di ingresso Dipendenz Prmetro IB(UBE) rtteristic di controllo I(IB) UE = cost. rtteristic di uscit I(UE) IB = cost. rtteristic di feedbck UBE(UE) IB = cost. Il comportmento del trnsistor bipolre è contrddistinto d quttro crtteristiche: ingresso, controllo, uscit e feedbck (vedere Tb. 2). Nell'esperimento sono misurte e rppresentte grficmente come esempio le crtteristiche di ingresso, controllo e uscit per il trnsistor npn. ELENO DEGLI STRUMENTI Sched per componenti 292 (U25) Set di connettori nstro, P2W (U9) Resistenz kω, 2 W, P2W9 296 (U24) Resistenz 47 kω,,5 W, P2W9 Potenziometro 22 Ω, W, P4W5 Potenziometro kω, W, P4W5 Trnsistor NPN BD 7, P4W (U4) 294 (U42) 296 (U44) 2974 (U82) Alimenttore A/ 2 V / 2776 (U76-2) o Alimenttore A/ 2 V / 2775 (U76-5) Multimetro nlogico Escol 526 (U8557) Set di 5 cvi per esperimenti, 75 cm, mm² 284 (U8) / 5

3 292 Plug in bord 292 Plug in bord 292 Plug in bord d e c f b g k 2 W k 2 W k 2 W b b c c d d 22 W e g 22 W e g 47 2 W f f UE82 B SIENTIFI PHYSIS EXPERIMENT MONTAGGIO E ESEUZIONE Note: L resistenz k funge in tutti i circuiti d resistenz di protezione e deve sempre essere inserit. Accendere l'limenttore e lzre l tensione solo qundo i circuiti sono stti pprontti. Per tutti gli esperimenti impostre sull'limenttore un tensione di 5 V. Selezionre sui multimetri nlogici le grndezze desiderte (tensione, corrente) e gli opportuni rnge di misur. Rispettre l polrità corrett. rtteristic di ingresso Relizzre il circuito secondo Fig.. I due multimetri nlogici collegti servono per l misurzione dell tensione dell'emettitore bse UBE e dell corrente bse IB. Impostre il potenziometro k di modo che l tensione dell'emettitore bse mmonti V. on l'usilio del potenziometro, umentre lentmente l tensione dell'emettitore bse pssi deguti, misurndo ogni volt l intensità di corrente bse e registrndo i vlori nell Tb.. rtteristic di controllo Relizzre il circuito secondo Fig. 4. I tre multimetri nlogici collegti servono per il controllo dell tensione dell'emettitore-collettore UE così come per l misurzione dell'intensità di corrente di bse IB e dell'intensità di corrente del collettore I. Rilevre e nnotre l tensione dell'emettitore-collettore. Impostre il potenziometro k di modo che l'intensità di corrente di bse risulti minim. on l'usilio del potenziometro umentre lentmente l'intensità di corrente di bse pssi deguti, misurndo ogni volt l intensità di corrente del collettore e registrndo i vlori nell Tb. 4. ESOLA...2 V...2 V / A Fig. : Schem elettrico per l registrzione dell crtteristic di ingresso. ESOLA...2 V...2 V / A Fig. 4: Schem elettrico per l registrzione dell crtteristic di controllo. BD 7 BD 7 ESOLA ESOLA ESOLA rtteristic di uscit Relizzre il circuito secondo Fig. 5. Sostituire il potenziometro k con l resistenz 47 k. Inserire inoltre il potenziometro 22 monte del collettore. I tre multimetri nlogici collegti servono per il controllo dell'intensità di corrente di bse IB così come per l misurzione dell tensione dell'emettitore-collettore UE e dell'intensità di corrente del collettore I. Leggere e nnotre l'intensità di corrente di bse. Impostre il potenziometro 22 di modo che l tensione dell'emettitore-collettore risulti minim. on l'usilio del potenziometro, umentre lentmente l tensione dell'emettitore-collettore pssi deguti misurndo ogni volt l intensità di corrente del collettore I e registrndo i vlori nell Tb. 5. ESOLA...2 V...2 V / A 22 W Fig. 5: Schem elettrico per l registrzione dell crtteristic di uscit. BD 7 ESOLA ESOLA 2 / 5

4 UE82 B SIENTIFI PHYSIS EXPERIMENT ESEMPIO DI MISURAZIONE Tb. : rtteristic di ingresso. Dti di misurzione per UBE e IB UBE / mv IB /,, 2,, 4, 5, 6, 66, 69 72,6 74, 75,5 76 2, 77 2,6 78,4 Tb. 4: rtteristic di controllo. Dti di misurzione per IB e I, UE = 5,2 V IB / I /,, 2,2 4 8,4,5,6 5,7 8,8 2,9 2, 26, 28,2, 2,4 4,5 6,6 8,7 4,8 4, , 44 Tb. 5: rtteristic di uscit. Dti di misurzione per UE e I, IB = 4,2 UE / mv I / / 5

5 UE82 B SIENTIFI PHYSIS EXPERIMENT ANALISI L crtteristic di ingresso (Fig. 6) corrisponde come previsto ll crtteristic dirett di un diodo Si. Un diodo semiconduttore divent conduttivo con un tensione di sogli in senso di conduzione. Per determinre l tensione di sogli prtire di punti di misurzione, si estrpol l prte fortemente crescente dell crtteristic d'ingresso sull'sse delle scisse e si rilev l tensione US presso il punto d intersezione: () US 72 mv,72 V. Il vlore concord con il vlore tipico del silicio pri circ,7 V. L'ndmento dell crtteristic di controllo (Fig. 7) è pressoché linere, con pendenz decrescente per correnti del collettore superiori I. Il gudgno di corrente viene clcolto in bse I (2) B I B e mmont medimente circ 24. Il vlore mssimo specificto in condizioni di prov degute è 25. L crtteristic di uscit (Fig. 8) sle fortemente ll'umentre di UE fino circ 2 mv per poi proseguire in modo pressoché orizzontle. L perdit di potenz viene determint in bse I / I B / Fig. 7: rtteristic di controllo per U E = 5,2 V () P UE I Nell zon orizzontle ess mmont circ,5 W. Il vlore mssimo ssoluto specificto è 8 W. I B / I / U BE / mv Fig. 6: rtteristic di ingresso U E / mv Fig. 8: rtteristic di uscit per I B = 4,2 B Scientific GmbH, Rudorffweg 8, 2 Amburgo, Germni, opyright 26 B Scientific GmbH

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