Danas je nabavljen sklop za mjerenje karakteristika tranzistora sastavljen iz elektroničkog KIT kompleta High-kit TRANSISTOR ANALYSER UK560 koji je od 1970-te godine prodavala talijanska tvrtka GBC. Tvrtka GBC bila je prisutna na tržištu od 1930 – 1989. godine, a tijekom čitavog tog razdoblja bavila se proizvodnjom i distribucijom širokog spektra elektroničkih komponenti i uređaja (gotovih i u dijelovima) za upotrebu u kućanstvima (RTV, audio i video), te za elektroničke servise i hobiste. Kao zaštitni znak za prodaju širokog spektra svojih elektroničkih KIT kompleta tvrtka je prvo koristila naziv “High-kit”, zatim je početkom 1970-tih godina taj naziv promijenjen u “Amtron”, a na prijelazu u 1980-te godine ovaj brand se mijenja u “Amtroncraft”.
TRANSISTOR ANALYSER UK560 prilagođen je za mjerenje statičkih (istosmjernih) karakteristika tranzistora u spoju zajedničkog emitera. Na temelju ovih karakteristika tranzistor možemo postaviti u određeni režim rada, izračunati njegovo pojačanje, statičke ulazne i izlazne otpore, odnosno vidjeti njegovu pogodnost za primjenu u određenim sklopovima i slično.
Postoje tri osnovne statičke karakteristike tranzistora.
Ulazna statička karakteristika tranzistora prikazuje ovisnost ulazne struje baze (Ib) o ulaznom naponu baza-emiter (Ube), uz stalnu vrijednost izlaznog napona kolektor-emiter (Uce). Iz karakteristike vidimo da struja baze Ib početi teći tek kad napon Ube postigne određeni iznos (za silicijske tranzistore to je oko 0,5 V). Također vidimo da promjena napona Uce vrlo malo utječe na iznos struje Ib. Iz omjera napona Ube i pripadajuće struje Ib možemo izračunati statički ulazni otpor tranzistora (Rbe).
Izlazna statička karakteristika tranzistora prikazuje ovisnost izlazne struje kolektora (Ic) o izlaznome naponu kolektor-emiter (Uce), uz stalnu vrijednost ulazne struje baze (Ib). Vidimo da u području vrlo malih napona Uce (nekoliko desetaka milivolta) struja kolektora naglo raste s porastom napona i to približno linearno po Ohmovom zakonu, sve do krajnje točke zasićenja kada se daljnjim povećanjem napona struja kolektora gotovo i prestane mijenjati. Ovo područje označeno je crtkanom linijom i naziva omsko područje (negdje se koristi i termin triodno područje jer je ovaj dio sličan karakteristici elektronske cijevi triode). Slijedi dakle područje kada se daljnjim porastom napona Uce struja Ic gotovo i ne mijenja, a onda porastom napona Uce preko neke vrijednosti struja kolektora Ic ponovno naglo poraste, zbog čega dolazi do prekomjernog zagrijavanja tranzistora i najčešće njegovog uništenja. Treba primijetiti da je na ravnom dijelu karakteristike (od točke zasićenja do točke proboja) struja kolektora Ic ovisi gotovo isključivo samo o struji baze Ib, a to područje nam je posebno zanimljivo kada tranzistor promatramo kao pojačalo. Čak i kad je struja baze Ib = 0, kroz tranzistor teče neka vrlo mala kolektorska struja koja za silicijske tranzistore ne prelazi nekoliko mikroampera. To područje koje se nalazi ispod karakteristike struje baze Ib = 0 (prva donja krivulja) zove se područje zapiranja. Iz ovih krivulja lako se očita faktor strujnog pojačanja tranzistora (primjena struje kolektora naspram promjene struje baze), a također možemo izračunati i statički otpor tranzistora između baze i emitera (Rbe) kao omjer napona Uce i pripadajuće struje Ic.
Prijenosna statička karakteristika tranzistora prikazuje ovisnost izlazne struje kolektora (Ic) o ulaznoj struji baze (Ib), uz stalnu vrijednost izlaznog napona kolektor-emiter (Uce). Vidimo da mala promjena struje baze Ib uzrokuje znatnu promjenu struje kolektora Ic, što znači da tranzistorom postižemo strujno pojačanje. Stoga iz ove karakteristike tranzistora možemo izračunati statički faktor strujnog pojačanja (Β ili hFE), a to je omjer struje kolektora IC i struje baze IB uz stalan napon Uce.
Na gornjoj slici vidimo električnu shemu instrumenta UK560 dok smo na donjoj nacrtali istu stvar na pojednostavljen i pregledan način. Tako sada iz opisa gornjih karakteristika tranzistora znamo što mjerimo, a iz priložene sheme vidimo i kako mjerimo te podešavamo napone i struje za pojedina mjerenja. Radi se doista o elementarnim mjerenjima struja i napona dva istosmjerna strujnih kruga od kojih je jedan zatvoren preko spoja BE, a drugi preko spoja CE tranzistora. Mijenjanjem parametara u jednom krugu pratimo promjene u drugom krugu, a rezultate unosimo kao točke za grafički prikaz (na nekom milimetarskom papiru).
Kod mjerenja karakteristika nepoznatih tranzistora uvijek treba započeti sa najmanjim naponima i strujama jer svaki tranzistor ima svoja strujna i naponska ograničenja. Ukoliko se premaše strujna ograničenja tranzistora (Ib i Ic) doći će do zagrijavanja i uništenja tranzistora. Isto tako ukoliko se premaše naponska ograničenja (Ube i Uce) doći će do proboja i time također do uništenja tranzistora. Treba uzeti u obzir da i temperatura tranzistora može znatno utjecati na njegove karakteristike i to već kod razlika od nekoliko °C.
Jednostavna shema čini i jednostavnu unutarnju konstrukciju ovog instrumenta. Sklopkama za odabir vrste tranzistora (NPN ili PNP) osim što se prebacuje polaritet napajanja tranzistora, prebacuje se i polaritet priključaka oba instrumenta jer struje kroz njih teku u suprotnim smjerovima. Napajanje mjernog sklopa je dvostruko: napon baterijskog članka 1,5 V za mjerni krug BE i napajanje 2 x 4,5 V (9 V) za mjerni krug CE. Kontakti sklopke nisu lemljeni izravno na pločicu već preko spojnih žica, pa sve ovo navedeno stvara priličnu gužvu na relativno jednostavnoj pločici instrumenta.
Danas postoje specijalni elektronički instrumenti koji (trenutačno) crtaju gotove krivulje karakteristika tranzistora i drugih aktivnih poluvodiča na svojim video zaslonima (Curve Tracer), a takvi instrumenti su uvijek od koristi kad tranzistor u određenom sklopu želimo podesiti za rad na optimalnim vrijednostima ili prilikom uspoređivanja (uparivanja) dva tranzistora za zajednički rad u nekom sklopu gdje je ta karakteristika kritična. Naime, iako su danas lako dostupni detaljni tvornički podaci sa karakteristikama za gotovo sve tranzistore koji se mogu nabaviti u slobodnoj prodaji, razlike između svakog pojedinog primjerka iste oznake, pa čak i iz iste serije, često mogu biti dovoljno velike da to izrazito utječe na sklop u koji je ugrađen.
Kod mjerenja tranzistora bilo kakvom metodom treba uvijek biti oprezan sa visinom napona i struja koje propuštamo kroz pojedine elektrode kako prilikom mjerenja ne bi na kraju uništili sam tranzistor. Granične vrijednosti napona i struja za pojedine tranzistore mogu se jako razlikovati tako da je kod mjerenja njihovih karakteristika ipak potrebno raspolagati nekim osnovnim, barem okvirnim, električkim podacima. Mi sada više ne možemo znati koliko je ovaj naš mjerač UK560 izmjerio ili spalio tranzistora u svom aktivnom životnom vijeku, no sigurno je samo to da ni za jedno pogrešno, neuspješno ili devastirajuće mjerenje nije bio kriv sam instrument, već kako je to i općenito najčešće slučaj, njegov operater 🙂