Author(s): Tavares, Jorge Paulo Nunes
Date: 2011
Persistent ID: http://hdl.handle.net/10400.22/2641
Origin: Repositório Científico do Instituto Politécnico do Porto
Subject(s): TBJ; JFET; MOSFET; Curvas características; Curvas de dreno; Amplificadores; Transístor; BJT; Characteristic curves; Drain curves; Amplifier; Transistor
O estudo das curvas características de um transístor permite conhecer um conjunto de parâmetros essenciais à sua utilização tanto no domínio da amplificação de sinais como em circuitos de comutação. Deste estudo é possível obter dados em condições que muitas vezes não constam na documentação fornecida pelos fabricantes. O trabalho que aqui se apresenta consiste no desenvolvimento de um sistema que permite de forma simples, eficiente e económica obter as curvas características de um transístor (bipolar de junção, efeito de campo de junção e efeito de campo de metal-óxido semicondutor), podendo ainda ser utilizado como instrumento pedagógico na introdução ao estudo dos dispositivos semicondutores ou no projecto de amplificadores transistorizados. O sistema é constituído por uma unidade de condicionamento de sinal, uma unidade de processamento de dados (hardware) e por um programa informático que permite o processamento gráfico dos dados obtidos, isto é, traçar as curvas características do transístor. O seu princípio de funcionamento consiste na utilização de um conversor Digital-Analógico (DAC) como fonte de tensão variável, alimentando a base (TBJ) ou a porta (JFET e MOSFET) do dispositivo a testar. Um segundo conversor fornece a variação da tensão VCE ou VDS necessária à obtenção de cada uma das curvas. O controlo do processo é garantido por uma unidade de processamento local, baseada num microcontrolador da família 8051, responsável pela leitura dos valores em corrente e em tensão recorrendo a conversores Analógico-Digital (ADC). Depois de processados, os dados são transmitidos através de uma ligação USB para um computador no qual um programa procede à representação gráfica, das curvas características de saída e à determinação de outros parâmetros característicos do dispositivo semicondutor em teste. A utilização de componentes convencionais e a simplicidade construtiva do projecto tornam este sistema económico, de fácil utilização e flexível, pois permite com pequenas alterações
The transistor curves analysis allows the determination of a set of important parameters in signal amplification and transistor switching circuit development. The curves analysis allows one to obtain data often not included in the manufacturer datasheets. This project aims the development of a simple, economic yet efficient transistor curve tracing system covering the major transistor types (bipolar junction transistor, junction field-effect transistor and metal oxide semiconductor field-effect transistor). These features make this system a valuable tool for introduction to semiconductor devices or transistor amplifiers circuits teaching classes. This curve tracer contains a signal-conditioning unit, an 8051 based microcontroller data processing unit and a Windows application for the transistor curve trace. The I/V measurement process is based on the use of two Digital-Analog Converters (DAC) as variable voltage sources for transistor base/gate step biasing and for VCE or VDS voltage sweep to obtain the curves data. The processing unit acquires the current and voltage values using an analog-to-digital converter (ADC), and sends the processed data via a USB connection to a running PC application, that traces the I/V characteristics and determines other parameters providing additional information about the status of the device under test. The use of general purpose components and easy construction make this project an inexpensive, flexible and easy to use system, allowing with small changes the I/V characteristics analysis of other semiconductor devices such as diodes, thyristors or triacs.
