KWALIFIKACJA ELM2 + ELM5 - CZERWIEC 2010

PYTANIE NR 39.
W przedstawionym na rysunku obwodzie woltomierz wskazuje wartość napięcia 10 V. Tranzystor T1
Ilustracja przedstawia schemat elektryczny, który jest prawdopodobnie częścią pytania egzaminacyjnego dotyczącego
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Stan przewodzenia tranzystora oznacza, że złącze baza–emiter jest spolaryzowane w kierunku przewodzenia i płynie prąd sterujący, co powoduje przepływ prądu w obwodzie kolektora/emiter. Wskazanie woltomierza 10 V (zgodnie z połączeniami na rysunku) odpowiada sytuacji, w której T1 nie jest odcięty ani uszkodzony.

Pełne wyjaśnienie:

Tranzystor bipolarny może pracować w kilku typowych stanach: odcięcia (brak przewodzenia), pracy aktywnej (przewodzenie sterowane prądem bazy) oraz nasycenia (silne przewodzenie w układzie przełączającym). O tym, jaki stan występuje, wnioskuje się z polaryzacji złącza baza–emiter oraz z tego, jak rozkładają się napięcia w gałęziach obwodu.

Odpowiedź "jest w stanie przewodzenia" oznacza, że układ warunków sterowania jest spełniony: złącze baza–emiter przewodzi, a prąd kolektora może płynąć zgodnie z topologią obwodu. W zadaniu podano wskazanie woltomierza 10 V i odwołano się do rysunku – w praktyce egzaminacyjnej właśnie miejsce podłączenia woltomierza (które węzły mierzy) determinuje wniosek: ta sama wartość 10 V może oznaczać różne stany w różnych układach, ale w tym konkretnym schemacie odpowiada przewodzeniu T1.

Dlaczego pozostałe odpowiedzi są niepoprawne w takim rozumowaniu diagnostycznym?

  • "jest w stanie zaporowym" (odcięcie) opisuje sytuację, w której baza nie jest właściwie spolaryzowana i prąd w torze tranzystora praktycznie nie płynie. Wtedy napięcia w obwodzie (w zależności od punktów pomiaru) zwykle układają się tak, jak dla rozwartego łącznika, co nie odpowiada wskazaniu interpretowanemu w zadaniu.
  • "ma przerwę" oznacza uszkodzenie (brak ciągłości) jednego z wyprowadzeń lub struktury. Taki defekt daje objawy podobne do odcięcia niezależnie od sterowania, a więc charakter napięć w torze obciążenia zwykle nie zgadza się z sytuacją przewodzenia w rozpatrywanym schemacie.
  • "ma zwarcie emiter - kolektor" oznacza poważną awarię skutkującą zachowaniem jak prawie zwarciowy element w torze mocy. W typowych układach prowadzi to do innego rozkładu napięć (często bardzo małego spadku na tym torze i nietypowych napięć na elementach współpracujących) niż ten, który w zadaniu przypisano do poprawnej pracy.

Wskazówka do zadań tego typu: najpierw ustal, co dokładnie mierzy woltomierz (między jakimi węzłami), a dopiero potem wnioskuj o stanie tranzystora. Sama liczba "10 V" bez kontekstu połączeń nie wystarcza.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Stan przewodzenia oznacza, że tranzystor nie jest odcięty: złącze baza–emiter jest spolaryzowane w kierunku przewodzenia i w układzie może płynąć prąd kolektora. W praktyce diagnozuje się to, analizując napięcia w węzłach i spadki napięć na elementach współpracujących.
Najpierw trzeba ustalić, między jakimi punktami mierzone jest napięcie. Przy odcięciu tranzystor zachowuje się jak rozłącznik, więc napięcia zwykle układają się tak, jak dla przerwanego obwodu prądu w danej gałęzi. Bez analizy punktów pomiaru nie da się wyciągnąć pewnego wniosku.
Ta sama wartość napięcia może oznaczać różne rzeczy zależnie od miejsca pomiaru: 10 V może być spadkiem na rezystorze, napięciem zasilania lub napięciem między elektrodami tranzystora. Dopiero połączenia na schemacie mówią, czy to objaw przewodzenia, odcięcia czy awarii.
Przerwa (brak ciągłości) zwykle powoduje, że tranzystor nie przewodzi niezależnie od sterowania, więc układ zachowuje się jak z elementem odłączonym. Typowo napięcia w torze obciążenia układają się jak dla odcięcia, a wartości są "nienaturalnie stałe" mimo zmian sterowania.
Zwarcie emiter–kolektor powoduje, że tor mocy zachowuje się jak prawie zwarciowy element, co zmienia rozkład napięć w całym obwodzie. Często obserwuje się bardzo mały spadek napięcia na tym torze oraz nieprawidłowe napięcia na rezystorach i źródłach zasilania, a elementy mogą się nadmiernie nagrzewać.
W wielu typowych układach krzemowych przewodzenie złącza baza–emiter pojawia się, gdy jest ono spolaryzowane w kierunku przewodzenia i ma spadek rzędu ułamka wolta. Dokładna wartość zależy od prądu, temperatury i typu tranzystora, dlatego na egzaminie ważniejsza jest logika polaryzacji niż "jedna liczba".
  1. Sprawdź, co mierzy woltomierz (które węzły).
  2. Ustal, skąd płynie prąd w torze kolektora/emiter.
  3. Oceń polaryzację bazy względem emitera.
  4. Porównaj wniosek z typowymi objawami: odcięcie, przewodzenie, zwarcie, przerwa.
Nie zawsze. Tranzystor może przewodzić, ale układ może działać niepoprawnie z powodu złych wartości rezystorów, uszkodzonego obciążenia, błędnego zasilania lub niewłaściwego punktu pracy. Dlatego ocenia się nie tylko "czy przewodzi", lecz także czy napięcia i prądy mieszczą się w oczekiwanym zakresie dla danego schematu.
Najczęściej myli się miejsce pomiaru (co faktycznie mierzy woltomierz), zakłada się jedną uniwersalną regułę dla wszystkich schematów oraz zbyt szybko wybiera się odpowiedź "zwarcie" lub "przerwa" bez sprawdzenia, czy objawy są spójne z resztą obwodu. Pomaga szkic prądów i węzłów.
Gdy mimo prawidłowej polaryzacji bazy napięcia w obwodzie nie zmieniają się zgodnie z oczekiwaniami lub gdy pojawiają się objawy typowe dla awarii (stałe "nietypowe" napięcia, przegrzewanie, brak reakcji na sygnał sterujący). Wtedy wykonuje się dodatkowe pomiary i porównuje z zachowaniem sprawnego układu.
info

Statystycznie 44% uczniów zna prawidłową odpowiedź. trudne

Specjaliści zwracają uwagę: "Stan przewodzenia tranzystora oznacza, że złącze baza–emiter jest spolaryzowane w kierunku przewodzenia i płynie prąd sterujący, co powoduje przepływ prądu w obwodzie kolektora/emiter."

Źródła:

  • Sedra, Smith: "Microelectronic Circuits", rozdziały dotyczące tranzystorów BJT (warunki przewodzenia, odcięcie, nasycenie), wydania akademickie (różne edycje).
  • Horowitz, Hill: "The Art of Electronics", część o tranzystorach bipolarnych i diagnozowaniu układów na podstawie pomiarów napięć (BJT biasing).
  • All About Circuits: "BJT (Bipolar Junction Transistor) Basics" oraz sekcje o cut-off/active/saturation, https://www.allaboutcircuits.com/textbook/semiconductors/chpt-4/bipolar-junction-transistors/ (dostęp 2026-03-02)

Materiały:

  • Podręcznik do podstaw elektroniki: rozdział o tranzystorach bipolarnych i ich stanach pracy
  • Materiały dydaktyczne z pracowni elektronicznej: ćwiczenia z pomiaru napięć w układach tranzystorowych
  • Karty katalogowe tranzystorów (datasheet): część opisująca parametry złącza baza–emiter i przebiegi charakterystyk

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego