Aineopintojen laboratoriotyöt I. Ominaiskäyrät



Samankaltaiset tiedostot
Kaikki kytkennät tehdään kytkentäalustalle (bimboard) ellei muuta mainita.

Fysiikan laboratoriotyöt 1, työ nro: 3, Vastuksen ja diodin virta-jänniteominaiskäyrät

DIODIN OMINAISKÄYRÄ TRANSISTORIN OMINAISKÄYRÄSTÖ

Vastksen ja diodin virta-jännite-ominaiskäyrät sekä valodiodi

Elektroniikan perusteet, Radioamatööritutkintokoulutus

TASA- JA VAIHTOVIRTAPIIRIEN LABORAATIOTYÖ 5 SUODATINPIIRIT

Elektroniikan perusteet, Radioamatööritutkintokoulutus

Mitataan kanavatransistorin ja bipolaaritransistorin ominaiskäyrät. Tutustutaan yhteisemitterikytketyn transistorivahvistimen ominaisuuksiin.

ELEKTRONIIKAN PERUSTEET T700504

Sähköpaja. Kimmo Silvonen (X)

FYSP105/2 VAIHTOVIRTAKOMPONENTIT. 1 Johdanto. 2 Teoreettista taustaa

Transistoreiden merkinnät

Taitaja2004/Elektroniikka Semifinaali

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

20 Kollektorivirta kun V 1 = 15V Transistorin virtavahvistus Transistorin ominaiskayrasto Toimintasuora ja -piste 10

1 Kohina. 2 Kohinalähteet. 2.1 Raekohina. 2.2 Terminen kohina

LOPPURAPORTTI Lämpötilahälytin Hans Baumgartner xxxxxxx nimi nimi

UNIVERSITY OF JYVÄSKYLÄ LABORATORY WORKS. For analog electronics FYSE400 Loberg D E P A R T M E N T O F P H Y S I C S

TYÖ 2: OPERAATIOVAHVISTIMEN PERUSKYTKENTÖJÄ

FYSP105/2 VAIHTOVIRTAKOMPONENTIT. 1 Johdanto

Elektroniikka ja sähkötekniikka

LABORAATIO 1, YLEISMITTARI JA PERUSMITTAUKSET

Elektroniikka. Mitä sähkö on. Käsitteistöä

EVTEK/ Antti Piironen & Pekka Valtonen 1/6 TM01S/ Elektroniikan komponentit ja järjestelmät Laboraatiot, Syksy 2003

ELEC-C6001 Sähköenergiatekniikka, laskuharjoitukset oppikirjan lukuun 10 liittyen.

FysE301/A Peruskomponentit: vastus, diodi ja kanavatransistori

1. Tasavirtapiirit ja Kirchhoffin lait

ELEC C4210 SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

Sähkötekiikka muistiinpanot

C 2. + U in C 1. (3 pistettä) ja jännite U C (t), kun kytkin suljetaan ajanhetkellä t = 0 (4 pistettä). Komponenttiarvot ovat

Kondensaattorin läpi kulkeva virta saadaan derivoimalla yhtälöä (2), jolloin saadaan

DEE Sähkötekniikan perusteet

Perusopintojen Laboratoriotöiden Työselostus 1

Sähkötekniikka ja elektroniikka

AINEOPINTOJEN LABORATORIOTYÖT

Operaatiovahvistimen vahvistus voidaan säätää halutun suuruiseksi käyttämällä takaisinkytkentävastusta.

PUOLIJOHTEET tyhjennysalue

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

Sähköautoprojekti Pienoissähköauto Elektroniikan kokoonpano Moottoriohjain.

Sähköpaja. Kimmo Silvonen (X)

Sähköpaja. Kimmo Silvonen (X)

S SÄHKÖTEKNIIKKA Kimmo Silvonen

Radioamatöörikurssi 2011

PERMITTIIVISYYS. 1 Johdanto. 1.1 Tyhjiön permittiivisyyden mittaaminen tasokondensaattorilla . (1) , (2) (3) . (4) Permittiivisyys

Sähköpaja. Kimmo Silvonen (X)

CC-ASTE. Kuva 1. Yksinkertainen CC-vahvistin, jossa virtavahvistus B + 1. Kuva 2. Yksinkertaisen CC-vahvistimen simulaatio

PIIRIANALYYSI. Harjoitustyö nro 7. Kipinänsammutuspiirien mitoitus. Mika Lemström

SÄHKÖSTATIIKKA JA MAGNETISMI. NTIETS12 Tasasähköpiirit Jussi Hurri syksy 2013

DC-moottorin pyörimisnopeuden mittaaminen back-emf-menetelmällä

Aineopintojen laboratoriotyöt 1. Veden ominaislämpökapasiteetti

ELEKTRONIIKAN PERUSTEET T320003

Kuva 1: Vaihtovirtapiiri, jossa on sarjaan kytkettynä resistanssi, kapasitanssi ja induktanssi

Fyse302 Zenerdiodi, bipolaaritransistori ja yhteisemitterivahvistin

FYSP1082/3 Vaihtovirtakomponentit

Diodit. I = Is * (e U/n*Ut - 1) Ihanteellinen diodi

SÄHKÖENERGIATEKNIIIKKA. Harjoitus - luento 7. Tehtävä 1

ZENERDIODI JA FET-VAHVISTIN

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA Aalto-yliopisto, sähkötekniikan korkeakoulu

VAIHTOVIRTAPIIRI. 1 Työn tavoitteet

S SÄHKÖTEKNIIKKA Kimmo Silvonen

1 f o. RC OSKILLAATTORIT ja PASSIIVISET SUODATTIMET. U r = I. t τ. t τ. 1 f O. KAJAANIN AMMATTIKORKEAKOULU Tekniikan ja liikenteen ala

TYÖ 58. VAIMENEVA VÄRÄHTELY, TASASUUNTAUS JA SUODATUS. Tehtävänä on vaimenevan värähtelyn, tasasuuntauksen ja suodatuksen tutkiminen oskilloskoopilla.

VASTUKSEN JA DIODIN VIRTA-JÄNNITEOMINAISKÄYRÄT

Pynnönen Opiskelija: Tarkastaja: Arvio:

FYS206/5 Vaihtovirtakomponentit

Elektroniikan komponentit

Sähkötekniikan perusteet

RATKAISUT: 22. Vaihtovirtapiiri ja resonanssi

1.1 Tyhjiön permittiivisyyden mittaaminen tasokondensaattorilla

Sähköopin kolme perussuuretta

TASASUUNTAUS JA PUOLIJOHTEET

Sähkötekniikan perusteet

OSKILLOSKOOPIN SYVENTÄVÄ KÄYTTÖ

SMG-1100: PIIRIANALYYSI I

Supply jännite: Ei kuormaa Tuuletin Vastus Molemmat DC AC Taajuus/taajuudet

FYSP105 / K3 RC-SUODATTIMET

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

TASAVIRTAPIIRI - VASTAUSLOMAKE

Mittalaitetekniikka. NYMTES13 Vaihtosähköpiirit Jussi Hurri syksy 2014

Kuva 1. Vastus (R), kondensaattori (C) ja käämi (L). Sinimuotoinen vaihtojännite

Sähköstatiikan laskuissa useat kaavat yksinkertaistuvat hieman, jos vakio C kirjoitetaan muotoon

Kondensaattorin läpi kulkeva virta saadaan derivoimalla yhtälöä (2), jolloin saadaan. cos sin.

Työ 21 Valon käyttäytyminen rajapinnoilla. Työvuoro 40 pari 1

IMPEDANSSIMITTAUKSIA. 1 Työn tavoitteet

Taitaja2005/Elektroniikka. 1) Resistanssien sarjakytkentä kuormittaa a) enemmän b) vähemmän c) yhtä paljon sähkölähdettä kuin niiden rinnankytkentä

OPERAATIOVAHVISTIMET 2. Operaatiovahvistimen ominaisuuksia

LUENTO 9, SÄHKÖTURVALLISUUS - HARJOITUKSET

ELEKTRONISET JÄRJESTELMÄT, LABORAATIO 1: Oskilloskoopin käyttö vaihtojännitteiden mittaamisessa ja Theveninin lähteen määritys yleismittarilla

Työ h. SÄHKÖVIRRAN ETENEMINEN

S Elektroniikan häiriökysymykset. Laboratoriotyö, kevät 2010

Analogiapiirit III. Tentti

IGBT-TRANSISTORI. Janne Salonen. Opinnäytetyö Joulukuu 2013 Tietoliikennetekniikka Sulautetutjärjestelmät ja elektroniikka

VASTUSMITTAUKSIA. 1 Työn tavoitteet

SMG-2100: SÄHKÖTEKNIIKKA

R = xw = W e (v SG V T )v SD. (4) (v SG V T )v SD. (5)

62. Mikroaallot 1. Johdanto 2. Teoria 2.1 Sähkömagneettisen säteilyn lähettäminen ja vastaanottaminen

S SÄHKÖTEKNIIKKA Kimmo Silvonen

FYSE301 Elektroniikka I osa A Loppukoe (Vastaa kaikkiin viiteen tehtävään)

Radioamatöörikurssi syksy 2012

Transkriptio:

Aineopintojen laboratoriotyöt I Ominaiskäyrät Aki Kutvonen Op.nmr 013185860 assistentti: Tommi Järvi työ tehty 31.10.2008 palautettu 28.11.2008

Tiivistelmä Tutkittiin elektroniikan peruskomponenttien jännite-virtaominaiskäyriä joiden pohjalta laskettiin komponenttien ominaisuuksia. Tuloksiksi saatiin: Diodi: estosuunatainen dynaaminen resistanssi 1.2±1.0 kώ, kynnysjännite 0.37±0.05V Zenerdiodi: estosuunnan päästöjännite 6.7±0.7V Vastus: resistanssi 7.1±0.5 kώ VDR: katso kuvat FET: siirtokonduktanssi 2.01±0.5 mώ -1,antoimpedanssi 38±15 kώ NPN-transistori :impedanssi h oe 15±10 μώ -1,vahvistuskerroin h fe 120±40 Tulokset Kuva 1: Kytkennät Juotettiin kuvan 1. mukaiset kytkennät, joilla komponenttien ominaisuuksia tutkittiin, oskilloskoopin kanava 1 kytkettiin liittimiin -X,+Y ja kanava 2 liittimiin (+Y,-Y) (katso kuva 1). Referenssivastuksen R 0 resistanssi oli 4.7kΏ. Kanavan 2 näyttämästä jännitteestä laskettiin virta ohmin lain mukaan referenssivastuksen avulla. Diodi Diodin estosuuntaiselle dynaamiselle resistanssille saatiin kuvaajan perusteella (liite 8) R diodi = V diodi = 0.2V =1.2kΏ virheeksi arvioitiin virhesuorien avulla 1kΏ I diodi 1.7 10 4 A Diodin päästösuuntaiseksi kynnysjännitteeksi luettiin kuvaajasta 0.37±0.05V. Diodi on puolijohdekomponentti joka päästää virran läpi vain toiseen suuntaan. Diodilla on monia sovellutuksia esim sitä voidaan käyttää vaihtovirran tasasuuntaamiseen. Ominaiskäyrät 2

Zenerdiodi Zenerdiodin zenerjännitteeksi eli estosuunnan jännitteeksi, jonkajälkeen diodi alkoi johtaa vyörynomaisesti, määritettiin kuvaajasta (liite 10) 6.7±0.7V. Zenerdiodi on rakenteeltaan hyvin samanlainen kuin diodi, erona on kuitenkin estosuunnassa hyvin määritelty läpilyöntiraja, joten komponentti ei hajoa läpilyönnistä ja sitä voidaan käyttää esim jänniteregulointiin. Vastus Vastuksen resistanssiksi määritettiin kuvaajasta(liite 11) R vastus = V vastus = 30V I vastus 4.255 10 3 A =7.1kΏ Virheeksi arvioitiin virhesuorien avulla 0.5kΏ. Värikoodin ilmoittama vastuksen resistanssi oli 6.8kΏ. Vastus on piirien peruskomponentti, joilla voidaan rakentaa esim jännitteenjakaja. Vastuksen ominaiskäyrä on suora koska resistiivisyys on lähellä huoneenlämpöä vakio. Ominaiskäyrät 3

VDR VDR on diodin tavoin puolijohdekomponentti, joka on ikäänkuin kaksisuuntainen diodi, virta ei pääse läpi ennenkuin läpilyöntijännite on saavutettu (liite 9). Tämän vuoksi VDR:ää voidaan käyttää esim piirien maadoituksessa. Jännitepiikin tullessa VDR päästää jännitteen läpi maadoitukseen. VDR:lle piirrettiin (V,I) -kuvaajan avulla (V,R) -kuvaaja. Kuva 2: VDR virta jännitteen funktiona Kuva 3: VDR resistanssi jännitteen funktiona Ominaiskäyrät 4

FET Laskettiin FET: siirtokonduktanssi g m ja antoimpedanssi g m seuraavilla kaavoilla [1] : Vertailtiin 2 eri mittausta eri syöttöjännitteen arvolla. Jännitteenjakajan resistanssit olivat:r gs =3.3kΏ ja R g =27kΏ, jossa alaindeksit gs ja g viittaavat kuvan 1 mukaisiin alaindekseihin. Liitteistä 3-7 luettiin seuraavat tulokset: Δi d [ma] 2.76±0.10 0.74±0.10 1.16±0.10 2.02±0.10 ΔV gs [V] 1.65±0.10 0.33±0.10 0.55±0.10 0.99±0.10 gm=δi d /ΔI d [mώ -1 ] 1.7±0.5 2.2±0.5 2.12±0.5 2.04±0.5, missä I d on nieluvirta ja V gs kuvan 1. mukaisen jännitteenjakajan päästämä jännite hilalle. Keskiarvoksi siirtokonduktanssille saatiin 2.01±0.5 mώ -1. Vastaavasti antoimpedanssi laskettiin ΔV ds kaavalla ΔI d r d = =38 ± 15 kώ, missä V ds on nielu-lähde -jännite. n FET muistuttaa ominaiskäyriltään muiden transistoreiden ominaiskäyriä. FET on ohjausjännitteellä toimiva transistori ja sitä voidaan käyttää esimerkiksi esivahvistimissa. Laskettiin parametrit h oe ja h fe (liite 1): NPN-transistori ΔI c ΔI c ΔV h 0 e = ce =15±10 μώ -1 ΔI h fe = b =120±40,missä V ce on kollektorivirta, I c on n n kollektori-emittori -virta ja I b on transistorin yli mitattu virta. NPN on myös transistori, joten ei ole yllättävää että ominaiskäyrät muistuttavat paljon FET:n ominaiskäyriä. NPN on kaksipuolinen puolijohdekomponentti joka on voimakas vahvistin. NPN:ää voi käyttää kytkimenä tai normaalina vahvistimena paikoissa, joissa tarvitaan paljon vahvistusta. Johtopäätökset Tulokset vastasivat kohtalaisesti komponenteille annettuja arvoja [2]. Joissain mittauksissa olisi pitänyt käyttää tarkempaa skaalaa, jotta mittaustulosten tulkinta olisi ollut helpompaa. Toisaalta tarkalla skaalalla ongelmaksi muodostoi helposti kohina, joka myös estää tulosten tarkan tulkinnan. Ominaiskäyrät vastasivat kuitenkin muodoltaan odotuksia. Ominaiskäyrät 5

Lähdeluettelo [1] Aineopintojen laboratoriotyöt, Helsingin yliopisto, Fysikaalisten tieteiden laitos 2005 [2] 2N3819 datasheet, http://www.fairchildsemi.com/ds/2n/2n3819.pdf Liitteet Kuvaajat (11 kpl) Ominaiskäyrät 6