Kollektor. Teknisk skole Ringsted Fysikrapport Af Kenneth René Larsen Afleveret d.26. maj 1999. Emitter



Relaterede dokumenter
U Efter E12 rækken da dette er den nærmeste I

Projekt. Analog Effektforstærker.

J-fet. Kompendium om J-FET

Projekt - Roboventure Del journal. Power.

Daniells element Louise Regitze Skotte Andersen

Projekt. HF-forstærker.

HN Brugervejledning. Læs brugervejledningen omhyggeligt før multimeteret tages i brug, og gem brugervejledningen til senere brug.

Laboratorie Strømforsyning

Analog Øvelser. Version. A.1 Afladning af kondensator. Opbyg følgende kredsløb: U TL = 70 % L TL = 50 %

Preview from Notesale.co.uk Page 11 of 51

Benjamin Franklin Prøv ikke at gentage forsøget! hvor er den passerede ladning i tiden, og enheden 1A =

Elektronisk Belaster.

Strømforsyning +/- 12V serieregulator og 5V Switch mode

tto P Vandteknik ApS

HF Sender & Modtager.

Lodning. Intro leaded. Tommy Sørensen

E3-4 Analog Elektronik (AEL)

Metal Detektor. HF Valgfag. Rapport.

Materialer: Strømforsyningen Ledninger. 2 fatninger med pære. 1 multimeter. Forsøg del 1: Serieforbindelsen. Serie forbindelse

BRUGSANVISNING MODEL

Maskiner og robotter til hjælp i hverdagen

Grundlæggende. Elektriske målinger

Elektronikkens grundbegreber 1

Elektroteknik 3 semester foråret 2009

Opgavesæt udviklet til kursus Grundlæggende elektronik på mobile maskiner 2. Udviklet i 2015

ELEKTRISKE KREDSLØB (DC)

Måleopstillinger. Lkaa 2012

Velkommen til Nice LED Katalog NR. 2, 2011 Nyhed Blink IC med to udgange fra 1 til 10 LEDs ved 6-12v

VHF radio muter CD/FM radio Version 1 af 23. nov. 2008

Fysik rapport. Elektricitet. Emil, Tim, Lasse og Kim

Indholdsfortegnelse:

Undervisningsbeskrivelse

SOT-363 Plastic-Encapsulate Transistors

Start i cirklen med nummer 1 - følg derefter pilene:

830 Series Digital Multimeter

Elektronikken bag medicinsk måleudstyr

Navn: DVG V 560EC/F400 varenr.: 95135

El-lære. Ejendomsservice

Brugsanvisning Brugervejledning til digital multimeter Artikel-nr. / Article No.: Sprog / Languages: Version / Version:

Installations-/betjeningsvejledning. Isolationsmonitor type SIM-Q/SIM-Q LF D (DK) Arbejdsfrekvens ned til 5Hz (SIM-Q LF)

Navn: DVG V 450EC/F400 varenr.: 95257

Skæve modstandsværdier

Tastning af transceiver. OZ5PZ Poul Rosenbeck

Betjeningsvejledning Elma 3055 Digital Tangamperemeter

Leksikon. Indeks. 241

3V 0 7V. (der mangler dokumentation for at det virker, men jeg mangler databladene for relæerne)

EDR Frederikssund afdeling Almen elektronik kursus. Afsnit 9-9B-10. EDR Frederikssund Afdelings Almen elektronik kursus. Joakim Soya OZ1DUG Formand

Øvelse 1.5: Spændingsdeler med belastning Udført af: Kari Bjerke Sørensen, Hjalte Sylvest Jacobsen og Toke Lynæs Larsen.

Klasse-G forstærker. Gruppe 310

Projekt Træningsmaskine

8. Jævn- og vekselstrømsmotorer

Temperaturmåler. Klaus Jørgensen. Itet. 1a. Klaus Jørgensen & Ole Rud. Odense Tekniskskole. Allegade 79 Odense C /

Analyseopgaver. Forklar kredsløbet. Forklar kredsløbet. 3.0 DC Adapter med Batteri Backup.

Switchmode Powersupply. Lasse Kaae 2009 Juni

Teknologi & kommunikation

Togstyring. Kian Soleiman Casper Lindholt Andersen Rune Lauritzen Jesper Dalsgaard Mikkel Krautz DE4-1-F09

Simulator DS-6100 journal. Modificering af simulator til Siemens SC 9000XL.

Atomets bestanddele. Indledning. Atomer. Atomets bestanddele

Indhold Problemstilling... 2 Solceller... 2 Lysets brydning... 3 Forsøg... 3 Påvirker vandet solcellernes ydelse?... 3 Gør det en forskel, hvor meget

Kenneth Wosylus opg 1.xmcd 1/3

DIGITAL MULTIMETER MED AC/DC STRØMTANG KEW MATE MODEL 2000 / El-Nr: / 685

Fysikrapport Kogepladen. Gruppe Nr. 232 Udarbejdet af Nicolai & Martin

Installations-/betjeningsvejledning. Isolationsmonitor type DIM-Q C (DK) Måleområde 0...1Mohm eller Mohm. Udskiftelige skalaer

Betjeningsvejledning Dansk/Norsk Elma 2600

Mulig, bemærk effektforbrug. Funktionsdata Moment 1 Nm. Gangtid 75 s / 90 Lydeffekt-niveau for motor Stillingsvisning

CO2 Control Box E-Cab-980

24 DC til DC omformer

Undervisningsbeskrivelse

Hold 6 Tirsdag. Kristian Krøier, Jacob Christiansen & Thomas Duerlund Jensen Fag: ELA Lærer: Jan Petersen (JPe) Dato for aflevering: 29.

HiFi-forstærker med digital styring

Thevenin / Norton. 1,5k. Når man går rundt i en maske, vil summen af spændingsstigninger og spændingsfald være lig med 0.

Dampgenerator Selvbyg Dansk Bademiljø

Måleteknik Effektmåling

Der er derfor, for at alle kan sende, kun tilladt, at sende intermitterende. Altså korte pakker. ( Dette skal dog verificeres!!)

HN Brugervejledning. Læs brugervejledningen omhyggeligt før multimeteret tages i brug, og gem brugervejledningen til senere brug.

Mit kabel lyder bedre end dit!

Figur 1 Energetisk vekselvirkning mellem to systemer.

MODUL 5 ELLÆRE: INTRONOTE. 1 Basisbegreber

Synopsis: Titel: HiFi-forstærker med minimeret effektforbrug. Tema: Analog og digital elektronik. Projektperiode: P3, efterårssemesteret 2009

Velkommen til. EDR Frederikssund Afdelings Almen elektronik kursus. Joakim Soya OZ1DUG Formand. EDR Frederikssund afdeling Almen elektronik kursus

VEKSELSPÆNDINGENS VÆRDIER. Frekvens Middelværdi & peak værdi (max) Effektiv værdi (RMS) Mere om effektiv værdi!

Lodning af. SMD komponenter

Chapter 3 Bipolar Junction Transistors (BJT)

EL - LABORATORIEØVELSER

Palm Size Digital Multimeter. Operating manual

Undervisningsbeskrivelse

Arduinostyret klimaanlæg Afsluttende projekt informationsteknologi B

ProfiScale MULTI Multimeter

Titel: Tema: Projektperiode: Projektgruppe: Deltagere: Vejleder:

Kabel 1 m, 2 x 0.75 mm 2 Kabel 1 m, 6 x 0.75 mm 2 Funktions data Moment Motor Spring-return. Hjælpekontakter. Testspænding (puls) Motor

Logik Rapport - Alarm. Klaus Jørgensen Itet. 1a. Klaus Jørgensen & Ole Rud 9/ Vejledere: PSS & SKH

Rustfri Elektrisk Vibrator Motor NES

Rustfri Elektrisk Vibrator Motor NES

VentilationAlarm EP1 ES 966

EDR Frederikssund Afdelings Almen elektronik kursus

Øvelses journal til ELA Lab øvelse 4: Superposition

CI-tronic Electroniske kontaktorer ECI

CI-tronic Electroniske kontaktorer Type ECI

Hos Podconsultsbutik kan du finde vandpumpen i 3 udgaver, hvilket har betydning for hvordan du samler og forbinder pumpen til din Micro:bit.

Thevenin / mayer-norton Redigeret

Transkript:

Kollektor Teknisk skole Ringsted Fysikrapport Af Kenneth René Larsen Afleveret d.26. maj 1999 Basis Emitter 1

Indholdsfortegnelse Problemformulering 3 Transistorens opbygning 4 Transistoren DC forhold 6 Diagramsymboler 7 Transistorens arbejdspunkt 8 Måleøvelse 1 9 Beregning af jordet-emitter trin 10 Beregninger plus målinger 11 Konklusion 12 Litteraturliste 13 Datablade 14 2

Problemformulering Valget på at skrive en rapport om transistoren er meget enkel, fordi jeg ikke synes der findes er en komponent der er mere brugt indenfor elektronikken, da jeg samtidig gerne vil lære transistoren bedre at kende i opbygning og dens reaktioner ved de diverse basis-emitter spændinger og strømme. Samtidig er transistoren den komponent der har gjort elektronikken mindre og mindre fra den gang i 1950erne hvor planartransistoren blev udviklet. Jeg ser udelukkende på småsignal transistoren. De ting jeg vil belyse er følgende : 1. transistorens opbygning. 2. transistorens virkemåde. 3. transistorens DC forhold. En IC-kreds har flere hundrede transistorer. 3

Transistorens opbygning For at fine ud af transistorens funktionsmåde måtte jeg se lidt på de materialer den er lavet af. Den består af halvledermaterialer, hvilke for de fleste i dag er silicium, og germanium, men den sidste her brugers ikke så meget mere. I slutningen af 1950erne gjorde man en opdagelse på Belllaboratoriet, der danner grundlaget for den teknik vi bruger i dag, nemlig planarteknikken. Transistorens funktionsmåde Transistoren består af to NP-overgange eller to PN-overgange der er sat sammen så de vender mod hinanden, derved får vi tre elektroder som benævnes som Kollektor (opsamler), basis(basen), emitter(udsender) i en NPN transistor. kollektor Basis Emitter Her er et billede af opbygningen i NPN transistor som det kan ses har består den af tre materialer, et N-lag der derefter et P-lag, og et N-lag, det midterste lag er altid Basis, de to andre er henholdsvis emitter og Kollektor. I enhver PN overgang er der et spærrelag, spærrelaget er der i hver eneste halvleder. Spærrelaget har ikke en fast størrelse for jo mere strøm der løber, jo mindre bliver spærrelaget, det forsvinde nærmest, fordi at elektronerneløber fra N- laget til P-laget. 4

Når vi vender polerne så dioden bliver forspændt i spærreretningen bliver spærrelaget større, så der ikke løber nogen strøm. Se figur. Derved kommer vi frem den nemmeste måde, at beskrive Spærrelaget på hvordan diode-strækningen basis-emitter virker, den skal forspændes med minus på emitter og plus på basis, den skal have Ca. 600 mv for at gå ON. Forspændt i spærreretningen, det vil sige minus på P-laget og plus på N- laget, vil den ikke lede. Her kan vi tydeligt se at spærrelaget er blevet større da den ikke leder. Derfor kan det være rart have negativ spændingsforsyning, men det er mest i effekt trin, at det er nødvendigt, det er derfor at det er NPN- transistoren der er den mest annegativ vendte i dag, når det er sådan en diode-strækning kræver den ikke nogen spænding. Når basis-emitter er forspændt bliver den ledede og så åbner også kollektor, hvis den er forspændt med større spænding end basis, så begynder elektronerne at løbe fra emitter gennem basis og kollektor, derved får vi en strømforstærkning på et vist antal gange, som man kan aflæse i transistorens datablade, denne DC-forstærkning hedder h FE. Der er videnskabelige forsøg der viser at ca. 92 til 99% af elektron strømmen løber den vej, som beskrevet i Figuren. 5

Transistorens DC forhold En DC spænding, er en spænding med konstant amplitude og polaritet. En DC strøm, er en strøm med en konstant amplitude. Skal transistoren arbejde fornuftigt skal vi have fastsat et korrekt arbejdspunkt det gøres ved at slå op Producentens datablade. På V BE kan man se I C i forhold spændingen Basis. På h FE kan man se at på et tidspunkt bliver DCstrømforstærkningen mindre igen, i dette tilfælde ved 10 ma. 6

Diagram symboler for NPN og PNP transistorer Som en god huskeregel kan man se på det midterste bogstav, for det fortæller viklen type det er. DC-spændingen på kollektor skal altid forspænde diode strækningen Basis-kollektor i spærreretningen. En NPN skal så have positiv spænding på Basis og en PNP skal have negativ spænding på Basis i forhold til Emitter, derfor skal en NPN have +U CC på kollektor, og en PNP have -U CC på kollektor. Der er mange usammenlignelige transistorer her er nogle af dem : BC = småsignal LF transistorer BD = Effekt LF transistorer BF = Stor effekt HF transistorer Første bogstav henviser til materialet, hvad den er lavet af. B for silicium. A for germanium. Andet bogstav viser hvilken type transistor det er, og dens anvendelse. 7

Transistorens arbejdspunkt For at fastsætte transistorens arbejdspunkt, må vi se lidt på databladet fra producenten, vi skal finde P tot max fordi I C max U CE må ikke overstige P tot max. Det grå felt er SOAR (Safe Operating Area Rating), det sikre DC arbejdsområde. Jeg tager foretager en beregning på et eksempel: Med en spænding på 10 V: 10mA = 1 kω. Derved kan arbejdspunktet afsættes på ca. midt på arbejdslinien så skulle den blive indenfor dens sikre område. Nu mangler jeg kun at sørge for at U BE kommer op på 0,6-0,7 V så den er ON, det gøres ved at sætte en spændingsdeler til at forsyne Basis, til sidst mangler jeg at sikre den for thermal runaway. I C stiger ved stigende temperatur, derfor bruger jeg en emittermodstand, når temperaturen stiger, stiger I C og så I E når I E stiger, stiger spændingsfaldet over R E, dermed falder U BE og I B falder. Dermed er den stabiliseret. 8

Måleøvelse 1 I denne måleøvelse vil jeg illustrer hvordan h FE en kan variere efter hvor stor en strøm der løber i basis, jeg måtte stoppe ved en basis spænding på 700 mv, da kollektor spændingen gik ned mod nul volt, derved fandt jeg ud af at min kollektor modstand var for stor, fordi ifølge databladet, kan BC 547 klare 0,5w og en I Ccm på 200mA. Samtidig når man begynder at beregne transistorens h FE, efter de målinger jeg har foretaget, kan man se at dens data stemmer med databladet fordi de kan variere fra ca.110 til 800 gg alt efter hvilken type det er. Der også sådan en ting som temperaturen der spille en lille rolle, for i databladet er der opgivet at de data gælder ved 25 C, derved kommer der også en usikker faktor ind, fordi krystal temperaturen stiger også jo mere strøm der løber igennem. Derfor skal man normalt stabiliser ethvert transistortrin. For ellers sker, der det som skete i denne opstilling, U CE går ned mod nul fordi, at jo større strøm der går i kollektormodstanden, større spændingsfald vil der være. 9

Beregning af Jordet emitter-trin For at kunne konstruere et jordet emitter trin er nødt til at bestemme hvor stor U CC skal være, derefter kan vi gå i gang. Transistor BC 547B. U CC = 10 V U CE = ( U CC - U E ) 0,5 U E = 1V C O = 10µF I tvær = 20 x I B C E = 100µF I C = 1 ma Beregninger har jeg foretaget via transistorens datablade og de oplysninger der er opover her. Følgende er blevet aflæst i databladene. h ie = 7,5 kω h oe = 22 µs h fe = 275 gange Følgende er beregnet: U CE = ( 10V- 1V ) 0,5 = 4,5 V R C = 4,5V : 1mA = 4,5 kω r e = 25m : I E = 25Ω I B = ( I C : h FE ) = 1mA : 275 = 3,636µA R B2 = ( U B : ( I B 20 )) = 1,6 :( 3,636µA 20 ) = 22 kω R E = 1 V : 1 ma = 1 kω R B1 = 8,4 V : ( I RB2 + I B ) = 110 kω Z in = R B1 // R B2 // h ie = 110 kω // 22 kω // 7,5 kω = 5,3 kω Z out = R C // 1/h oe = 4,7 kω // 1/22µS = 4,26 kω A U uden belastning = R C : r e = 188 gg A U med belastning på 4,7kΩ = ( R C // R L // 1:h oe ) : r e = 89 gg A U uden C 2 = R C : ( R E + r e ) = 4,6 gg Z in uden C 2 = R B1 // R B2 = 18,3 kω 10

For at finde grænsefrekvensen i hele transistortrinet, er jeg nødt til at regne alle tre ud, det vil sige dem der er ved C 1, C 2, C 3. Derved kan jeg så finde grænsefrekvensen da det vil være, det højeste af de tre der er transistortrinets grænsefrekvens. F g1 = 1: ( 2 π Z in C 1 ) = 3,0 Hz F g3 = 1: ( 2 π Z out C 3 ) = 3,9 Hz F g2 = 1 :( 2 π x C 2 ) = 64,7 Hz X = R E // ( r e + (( R B1 // R B2 // R g ) : h fe )) = 24,58 Ω Målt: Alle målinger er foretaget med et uforvrænget udgangssignal. Z in med C 2 = 3,6 kω Z out = 4,4 kω A U uden belastning = 150 gg A U med belastning på 4,7 kω = 78 gg A`U uden C 2 = 4,4 gg Z in uden C 2 = 19 kω F n = 47 Hz F O = 145 khz Nedre og øvre grænsefrekvens er målt med B & O Am 1. 11

Konklusion Jeg anser at, jeg har fået oplyst de spørgsmål jeg havde før jeg gik i gang med denne rapport, med tegninger, diagrammer, opstillinger, beregningen af et jordet emitter trin. Jeg har også på grund af de oplysninger, jeg har fundet. Blevet klar over at kollektormodstanden i måleøvelse 1 er for stor, fordi når kollektor strømmen stiger er der et for stort spændingsfald over modstanden. Dato Kenneth René Larsen 12

Litteraturliste Jeg har brugt efterfølgende litteratur : Analogteknik : svagstrømsteknisk skolebog fra Industriens Forlag. Analogteknik af Erik Hüche & Mogens Probst. Diverse undervisnings notater jeg har. Jeg har også set på en del fysikrapporter for at få inspiration. 13

Datablade h fe er strømforstærkningen (i C : i B ). h oe transistorens lede evne mellem Kollektor og Emitter 1/h oe = den modstand der er mellem Kollektor og Emitter. Dermed er h oe transistorens udgangsadmittans. h ie ( U BE : I BE ), transistorens indre modstand mellem Basis og Emitter (indgangsimpedans). 14