deney 2 - Burak Kurt

DENEY 2
BJT ve MOSFET’in DC Özelliklerinin Çıkarılması
Bu deneyde bipolar jonksiyonlu tranzistorların ve MOSFET’lerin doğru akımda
gösterdikleri karakteristiklerin incelenmesi amaçlanmıştır.
BJT Eleman Davranışının İncelenmesi
İlk olarak, bir npn bipolar jonksiyonlu tranzistorun ileri yönde (aktif) çalışması
incelenmiştir. Bu amaçla, deney föyünde Şekil-2 ile verilen devre R3 direnci kısa devre
edilerek kurulmuştur. Buna göre, tranzistorun ileri yönde çalışması için baz-emetör
jonksiyonu geçirme; baz-kollektör jonksiyonu ise tıkama yönünde kutuplanmıştır.
Ayarlanabilir R1 direncinin değeri değiştirilerek IC-VBE karakteristiği için ölçümler
yapılmıştır. Buradan da IC- IB karakteristiği elde edilmiştir. BJT’ler ileri yönde çalıştığında
VBE geriliminin belli bir değerine kadar (~0,4V-0,5V) Ic akımı gözlenmez; bu eşik değerinden
sonra VBE gerilimi arttıkça IC akımı da artar. Tranzistor bu çlışma bölgesinde kuvvetlendirici
olarak çalışır; yani girişteki IB akımı kuvvetlendirilerek IC akımı elde edilir. IB akımındaki
küçük değişiklikler IC akımında büyük değişikliklere sebep olur. Deney esnasında R1 ve R2
dirençlerinin değerleri değiştirilerek aşağıdaki sonuçlar elde edilmiştir:
VCE = 5 Volt
VBE (V)
IC (mA)
VR2 (V)
IC (mA)
IB (μA)
βF
0,64
1,87
0,52
1,95
52
37,5
0,645
2,05
0,53
1,99
53
37,5
0,65
2,50
0,54
2,02
54
37,4
0,655
3,03
0,55
2,04
55
37
0,66
3,85
0,56
2,08
56
37,1
0,665
4,67
0,57
2,11
57
37
0,58
2,14
58
36,8
0,59
2,18
59
36,9
0,60
2,22
60
37
0,61
2,28
61
37,3
Yukarıdaki tablolara ait IC-VBE ve IC- IB karakteristikleri en sona eklenmiştir.(Ek-A)
Daha sonra, tranzistorun çalışma bölgesi değiştirilerek kesim ve doymada çalışması
sağlanmıştır. Tranzistorun doymada çalışması için baz-emetör jonksiyonu ve baz-kollektör
jonksiyonu geçirme yönünde kutuplanır. Bu amaçla, ayarlanabilir R1 direnci minimuma (0
değerine) getirilir ve R3 direnci de maksimuma (1 k değerine) getirilir. Böylece, VBE gerilimi
ve VCB gerilimi yükselir ve pozitif değer alır; tranzistor doymada çalışır. Tranzistorun kesime
gitmesi için baz-emetör jonksiyonu ve baz-kollektör jonksiyonu tıkama yönünde kutuplanır.
Bunun için, R1 direnci maksimuma (1 M değerine) getirilir; R3 direnci ise minimuma (0
değerine) getirilir. Aynı zamanda, VBE geriliminin sıfır değerini alması için baz ile emetör
kısa devre edilir ve tranzistor kesime gitmiş olur. Deneyde gözlenen ölçüm değerleri aşağıda
verilmiştir:
VBE (V)
IB (μA)
IC (mA)
VCE (V)
Kesim
0
58
0,01
5
Doyma
0,36
54
0,91
4,5
Yukarıda tabloya göre, doymada çalışırken βF değeri hesaplanırsa 16,8 olarak bulunur. Buna
göre, ileri yönde çalışmadaki kuvvetlendirmenin doymadaki kuvvetlendirmeden daha fazla
olduğu görülür.
BJT ile ilgili son olarak tranzistorun kollektör ve metör yerleri değiştirilerek ters
yönde çalışma incelenmiştir. Emetör ve kollektörün yer değiştirilmesi ile baz-emetör
jonksiyonu tıkama yönünde; baz-kollektör jonksiyonu ise geçirme yönünde kutuplanır. βR
akım kazancı değeri daha önceki βF akım kazancı değerine çok daha küçük olur. Bunun
sebebi, IC = βR . IB bağıntısında IC akımının çok küçük değer almasıdır. IC akımının değerinin
küçük olması da VBC geriliminin pozitif ve çok küçük değer almasından kaynaklanır.
(Böylece, kollektörden gelen akım küçük olacaktır.) Deney sırasında gözlenen ölçüm
değerleri şunlardır:
VCE = 5 Volt
VBE (V)
IB (μA)
IC (mA)
VCE (V)
0,53
53
0,07
1,32
0,59
59
0,08
1,35
0,65
65
0,09
1,38
MOSFET Eleman Davranışının İncelenmesi
Bu deneyde bir NMOS’un savak akımının, eşik gerilimi(VT), geçit-savak
gerilimi(VGS) ve savak-kaynak gerilimine (VDS) göre değişiminin incelenmesi amaçlanmıştır.
Öncelikle, deney föyünde Şekil-3 ile verilen devre kurulmuştur. NMOS’larda VGS
gerilimi sıfırdan başlayarak arttırıldığında belli bir eşik geriliminden sonra VGS arttırıldığında
iD akımının değeri de artmaya başlar. VGS değeri eşik değerine gelene kadar NMOS
kesimdedir yani iD = 0’dır. Deney esnasında R2 direncinin değeri değiştirilerek VGS ‘nin
değişen değerleri için iD akım değerleri ampermetre ile gözlenmiştir. Deney ölçüm sonuçları
aşağıda verilmiştir:
VDS = 5 Volt
VGS (V)
iD (mA)
5,774
0,36
5,773
0,35
5,772
0,34
5,770
0,33
5,768
0,32
5,766
0,31
5,765
0,30
5,763
0,29
5,760
0,28
5,758
0,27
Yukarıdaki tabloya ait iD - VGS karakteristiği en sona eklenmiştir. (Ek-D)
Şekil-3’te verilen devrede sabit bir VGS değeri seçilip iD – VDS karakteristiğine
bakıldığında, belli bir VDS değerinden sonra iD akımının değerinin pek değişmediği
görülecektir. Böyle bir karakteristiğin görülmesinin sebebi, NMOS’un doymalı bölgede iken
iD akımının VDS ‘den bağımsız olması olabilir. Çünkü, Şekil-3’te verilen devrede
VGS – VT < VDS eşitsizliğinin sağlandığı görülmektedir.