Cenni teorici

Relazione n. 08
a.s.
2008/2009
ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE STATALE
“Enrico Fermi”
Francavilla Fontana(BR)
Alunno: Marco Sportillo
Classe: 4 A/Informatica
a.s. 2008/2009
Verificare sperimentalmente le caratteristiche di uscita e di ingresso di un transistor BJT
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Relazione n. 08
a.s.
2008/2009
Indice
Cenni teorici
Materiale utilizzato
Procedimento
Raccolta ed elaborazione dei dati
Immagini, foto
In allegato
Conclusioni
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Relazione n. 08
a.s.
2008/2009
Cenni teorici
Il transistor BJT ( Bipolar Junction Transistor ) è un componente che viene utilizzato come amplificatore.
Si dice amplificatore di tensione un circuito che dà in uscita una tensione più grande di quella di ingresso.
Si dice amplificatore di corrente un circuito che dà in uscita una corrente maggiore di quella di ingresso.
Il transistor ha tre morsetti: un morsetto di ingresso detto base, un morsetto di uscita detto collettore e un
morsetto comune sia all'ingresso che all'uscita detto emettitore.
Vi sono due tipi di transistor: NPN e PNP.
NPN vuol dire che l'emettitore è drogato di tipo N, la base di tipo P, il collettore di tipo N mentre PNP vuol
dire che l'emettitore è drogato di tipo P, la base di tipo N, il collettore di tipo P.
La parte superiore chiamata collettore è drogata di tipo N, cioè possiede elettroni liberi. La parte centrale
detta base è drogata di tipo P, cioè possiede lacune che possiamo considerare come cariche elettriche
positive, però la base è drogata più fortemente del collettore, infatti si ha un drogaggio crescente dall'alto
verso il basso. Inoltre la dimensione della base è molto piccola, cioè la base è sottile.
Si dice zona di svuotamento di una giunzione PN la zona della giunzione in cui non sono presenti cariche
libere cioè non vi sono né elettroni né lacune ma solo cariche fisse che sono negative nella zona di tipo P e
positive nella zona di Tipo N.
Si dice profondità di diffusione di una giunzione la distanza alla quale tutti gli elettroni si sono ricombinati,
la base deve essere più piccola della profondità di diffusione, perché in questo modo siamo sicuri che un
notevole numero di elettroni liberi, che partono dall'emettitore, non si ricombinino con le lacune presenti
nella base, ma devono rimanere liberi nella base, in modo da poter essere attirati dalla tensione positiva
applicata sul collettore.
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Lo spessore della base deve essere più grande della zona di svuotamento e più piccola della profondità di
diffusione.
Infine nella parte inferiore abbiamo l'emettitore che è fortemente drogato di tipo N.
Lo scopo è quello di consentire che un notevole numero di elettroni possano partire dall'emettitore.
La tensione applicata dall'esterno tra collettore ed emettitore è maggiore della tensione tra base ed
emettitore. La giunzione base-emettitore è polarizzata direttamente, e quindi gli elettroni, presenti in
elevato numero nella zona N dell'emettitore vengono attirati verso la base dal polo positivo della batteria,
cioè dalla tensione VBE. Di questi elettroni emessi dall'emettitore, non tutti si ricombinano con le lacune
presenti nella base, infatti, la base l'abbiamo fatta più piccola della profondità di diffusione, per cui un
notevole numero di elettroni viene attirato dal polo positivo della VCE, che è la tensione tra collettore e
base. Si vede ora l'importanza che la tensione tra collettore ed emettitore sia più grande di quella tra base
ed emettitore, in quanto essendo la potenza il prodotto tra tensione e corrente gli elettroni che arrivano sul
collettore danno luogo ad una maggiore potenza rispetto alla potenza prelevata tra base ed emettitore.
Indichiamo con VBE la tensione presente tra base ed emettitore, indichiamo con VCE la tensione tra
collettore ed emettitore, indichiamo con VCB la tensione tra collettore e base.
Indichiamo con IB la corrente che entra nella base, indichiamo con IC la corrente che entra nel collettore;
indichiamo con IE la corrente che esce dall'emettitore.
Se consideriamo il transistor come un grosso nodo applicando il principio di Kirchhoff delle correnti,
abbiamo che la somma delle correnti entranti deve essere uguale alla somma delle correnti uscenti e
quindi:
IE = IB + IC
Materiale utilizzato
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Bread Board;
n. 1 resistore da 82kΩ;
n.1 transistor BJT BC107;
Fili di connessione;
n.2 generatori di tensione;
Oscilloscopio;
Voltmetro;
Amperometro.
Per alimentare il circuito abbiamo utilizzato i generatori di tensione.
Procedimento
Questa verifica sperimentale possiamo dividerla in due parti: la misurazione per quanto riguarda la
caratteristica d’entrata del transistor, e quella d’uscita. Dopo aver montato il circuito, abbiamo dato al
generatore 2 la tensione di 5V, mentre al secondo abbiamo dato sempre tensioni diverse, continua,
ricavando così la caratteristica di ingresso. Successivamente sarà riportata la tabella e il grafico. Per
rappresentare, invece, la caratteristica di uscita abbiamo misurato il valore di VBE e di IC con tre diversi valori
della corrente di base IB(abbiamo utilizzato 20μA, 50μA e 100μA) ed abbiamo riportato i valori ottenuti in
una tabella, che sarà successivamente riportata. Dopo, abbiamo calcolato anche il guadagno di corrente.
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Raccolta ed elaborazione dei dati
La tabella seguente rappresenta la raccolta dei dati della caratteristica di ingresso:
VBE
IB
0
0μ
0,2
0,02μ
0,3
0,03μ
0,33
0,04μ
0,38
20,2m
0,4
0,04
0,44
5m
0,46
21μ
0,48
51,4μ
0,52
0,08μ
0,59
102,6m
0,6
151m
0,64
179m
0,67
101,4m
Notiamo che i dati non sono con la stessa unità di misura e non sempre rispondono alle previsioni che si
danno teoricamente. Questo è dovuto al surriscaldamento del transistor.
IB = 20μA
VCE (V)
0
0,46
1,06
2,06
2,96
4,00
4,99
0,01
0,15
0,03
IB = 50μA
IC
-1,4μA
6,22mA
6,72mA
6,86mA
7,01mA
7,16mA
7,33mA
7,53mA
4,43mA
0,21mA
VCE (V)
0
0,04
0,15
0,40
1,02
2,05
3,10
4,04
5,07
6,09
IB = 100μA
IC
0,01
0,96
8,68
12,86
16,04
16,67
17,50
18,08
18,74
19,59
VCE (V)
0
0,06
0,14
0,44
0,92
0,98
1,92
3,03
4,02
5,01
IC (μA)
0
2,90
12,2
19,7
25,5
26,0
31,2
33,3
35,2
37,1
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Per il calcolo del guadagno di corrente, la formula è la seguente:
HFE=6,53*10-3/19,7*10-6=331,47208
Immagini e Foto
1)Circuito
2)Grafico caratteristica ingresso
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3)Grafico caratteristica uscita
La prima linea partendo dal basso rappresenta i valori ottenuti per IB = 20μA, i valori della seconda invece i
valori ottenuti per IB = 50 μA ed infine la terza linea che rappresenta i valori ottenuti per IB = 100μA.
Conclusioni
E’ stata effettuata la prova correttamente.
Francavilla Fontana, 6 Marzo 2009
Marco Sportillo
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