tranzystor-zwiastun-rewolucji-elektronicznej

Tranzystor – zwiastun rewolucji elektronicznej

Wynalezienie tranzystora było krokiem milowym w dziejach elektroniki w XX wieku. Odkrycie tranzystora doprowadziło do miniaturyzacji przyrządów i urządzeń elektronicznych. Dzięki niemu też zmniejszył się pobór mocy w urządzeniach – zastąpił on duże, zawodne i energochłonne lampy elektronowe.

Tranzystor to inaczej trójelektrodowy półprzewodnikowy element eletroniczny, który wzmacnia sygnał elektryczny. Jest on kluczowym elementem w konstrukcji wielu układów elektronicznych, takich jak: źródła i lustra prądowe, przesuwniki napięcia, stabilizatory, generatory, klucze elektroniczne, przerzutniki i wiele innych.
Pierwszy unipolowy tranzystor ostrzowy (o małych zastosowaniach praktycznych) zbudowali w 1948 roku J. Bardeen i W.H. Brattain. Tranzystor unipolowy to taki, w którym prąd przepływa przez półprzewodnik o jednym typie przewodnictwa. Prąd wyjściowy jest w nich funkcją napięcia sterującego. Mamy też tranzystory bipolowe. Prąd płynie w nich przez złącza półprzewodnika o różnych rodzajach przewodnictwa.

Działanie najpopularniejszego tranzystora – bipolarnego – polega na tym, że prąd wypływający z emitera do kolektora jest kierowany przez prąd bazy. Rolę emitera pełni tzw. źródło, a kolektora tzw. dren. Prąd płynący ze źródła do drenu sterowany jest przez efekt tunelowy, który reguluje szerokość bariery potencjału, oddzielającej dren od źródła.

1

Tranzystor unipolarny – badanie na podstawie symulacji

Cel badania:

Niniejsze badanie miało na celu zapoznać nas z podstawowymi układami i parametrami kluczy elektronicznych, zrealizowanych w oparciu o tranzystor unipolarny N-MOS z kanałem wzbogacanym. W pierwszej kolejności poznawaliśmy podstawowe charakterystyki napięciowo-prądowe tranzystora, pozwalające wyjaśnić, dlaczego wyżej wymienione elementy mogą spełniać funkcję klucza (zwarcie-rozwarcie). Następnym krokiem było zaznajomienie się z wybranymi układami kluczy oraz pomiar ich podstawowych parametrów.

Używane oznaczenia:

ID – prąd drenu
UDS – napięcie dren-źródło
UGS – napięcie bramka-źródło
UGS(th) – napięcie progowe bramka-źródło
RDS(on) – rezystancja kanału włączonego tranzystora MOS
ton – czas włączania tranzystora
toff – czas wyłączania tranzystora

Charakterystyka wyjściowa

W tym badaniu mieliśmy wyznaczyć charakterystykę wyjściową w konfiguracji wspólnego źródła. W tym celu badaliśmy układ przedstawiony poniżej dla napiec bramka-źródło o wartości od 0V do 6V, z krokiem 0.4V.

Schemat układu

1

Na oscyloskopie XSC1 wygenerowana została charakterystyka wyjsciowa tranzystora. Na wykresie na osi X znajduja sie wartosci UDS , a na osi Y wartosci ID . Widoczne sa wykresy dla górnych wartosci UGS (od 6,0V co 0,4V „w dół”). Od ok. 3,6V UGS jest mniejsze od napiecia progowego otwierania – stad prad drenu jest równy 0A.

2

Charakterystyka przejściowa

W drugim ćwiczeniu naszym celem było wyznaczenie charakterystyki przejściowej. W tym celu badaliśmy układ przedstawiony poniżej dla napięć dren-źródło o wartościach od 0V do 7.5V oraz napięć bramka-źródło o wartościach od 0V do 6V.

3

Na oscyloskopie XSC1 wygenerowana została charakterystyka przejsciowa. Na wykresie na osi X znajduja sie wartosci napiecia bramka-zródło UGS, a na osi Y wartosci pradu drenu ID .

4

Następnie z wykresu odczytaliśmy wartość napięcia progowego równą UGS(th) = 3,6. Potwierdziła się obserwacja z pierwszego ćwiczenia, że dla napięć UGS mniejszych od ok. 3.6V prąd drenu jest równy 0.