Tato prezentace byla vytvořena v rámci projektu Orbis pictus 21. století

Měření charakteristik nelineárních elektronických prvků I. OB21-OP-EL-ELKM-JANC-M-2-022

Měření charakteristik polovodičových součástek Polovodičové součástky jsou nelineární elektronické prvky. Z jejich nelinearity vyplývá, že jejich voltampérová charakteristika není lineární – přímková. Graf této charakteristiky ve všeobecnosti znázorňuje obecná křivka vyjádřená rovnicí y = f(x).

Měření charakteristik polovodičových součástek Parametry nelineárních součástek dělíme na dva druhy: statické – vyjadřují vlastnosti součástek v ustáleném stavu. Jsou vyjádřeny voltampérovou charakteristikou. Schopnost funkce polovodičových součástek se zmenšuje s růstem kmitočtu dynamické – vyjadřují vlastnosti součástek za dynamických podmínek. Měřené při různých kmitočtech nám dokáží zjistit, do jakého kmitočtu je ta či ona součástka použitelná nebo nakolik se zhorší její schopnost funkce při určitém pracovním kmitočtu.

Měření charakteristik polovodičových součástek Parametry polovodičových součástek jsou výrazně závislé na teplotě součástky. Při měření je nutné zachovávat předepsanou teplotu a je-li třeba je nutno tuto teplotu měřit. Při měření nikdy nesmíme překročit mezní hodnoty napětí, proudů a výkonů, které udává výrobce v katalogu polovodičových součástek. Výkonové součástky, které vyžadují vnější chlazení měříme vždy za předepsaných podmínek na předepsaných chladičích.

Měření parametrů polovodičových diod Výsledkem měření je voltampérová charakteristika diody. V 1. kvadrantu je polarizovaná dioda ve vodivém stavu (v propustném směru). Ve 3. kvadrantu je dioda polarizovaná v nevodivém stavu (v závěrném směru). Vždy měříme napětí na diodě pomocí voltmetru a protékající proud diodou pomocí ampérmetru.

Měření parametrů polovodičových diod Při měření v propustném směru použijeme zdroj napětí Uz. Musí být schopen dodat požadovaný proud I, který měříme ampérmetrem a nastavíme rezistorem Rz. Napětí U čteme přímo na voltmetru. Výsledkem je voltampérová charakteristika diody v propustném směru – v prvním kvadrantu.

Měření parametrů polovodičových diod

Měření parametrů polovodičových diod Při měření v závěrném směru použijeme potenciometr. Plynule měníme napětí na diodě a sledujeme růst závěrného proudu. Výsledkem měření je voltampérová charakteristika diody v závěrném směru – ve třetím kvadrantu.

Měření parametrů polovodičových diod

Měření parametrů bipolárních tranzistorů Statické vlastnosti u tranzisttorů stejně jako u diod vychází ze statických voltampérových charakteristik. Definují polohu jednotlivých významných bodů těchto charakteristik. Pro definici statických parametrů bipolárních tranzistorůnám vystačí pouze výstupní charakteristika, což je závislost kolektorového proudu IC na napětí UCE při konstntním parametru, kterým je proud báze IB. Tato charakteristika platí pro zapojení se společným emitorem.

Měření parametrů bipolárních tranzistorů Na voltampérové charakteristice vidíme nakresleny dva základní parametry: Zbytkový proud kolektoru ICE0. Je to proud, který prochází mezi kolektorem a emitorem při určité hodnotě napětí UCE za předpokladu, že proud báze IB je nulový (báze je odpojena). Zbytkové (saturační) napětí kolektoru UCE0. Je to napětí mezi kolektorem a emitorem při otevřeném tranzistoru. Měří a udává se při určité hodnotě kolektorového proudu IC a při určité hodnotě proudu báze IB, neboť je na tomto proudu závislé.

Měření parametrů bipolárních tranzistorů Statické parametry ICE0 a UCE0 jsou podstatné, využíváme-li tranzistor ve spínacím režimu. Obě hodnoty mají být co nejnižší, aby byl co nejnižší ztrátový výkon při spínání a aby se tranzistor blížil ideálnímu spínači.

Měření parametrů bipolárních tranzistorů Pracovní oblast tranzistoru je ohraničena přerušovanou čarou: shora je omezena největším dovoleným proudem kolektoru ICMAX, zprava je omezena největším dovoleným napětím mezi kolektorem a emitorem UCEMAX, a na zbylé části hyperbolou vyzařující výkon P. Při obvyklém způsobu měření nesmíme žádnou z těchto hodnot ani krátkodobě překročit.

Obr. 1 Výstupní charakteristika tranzistoru

Děkuji za pozornost Ing. Ladislav Jančařík

Literatura E. Vitejček a V. Hos: Elektrické měření, SNTL Praha 1979 V. Fajt a kol.: Elektrická měření, SNTL Praha 1987 L. Bejček a kol.: Měření v elektrotechnice, FEKT VUT Brno 2003