Лабораторная работа № 3. Изучение полупроводниковых стабилитронов

Цель работы: изучение наиболее характерных свойств электронно-дырочного перехода, определяющих характеристики стабилитрона.

Оборудование: лабораторный стенд, соединительные провода.

3.1 Теоретическое введение

Полупроводниковый стабилитрон — это полупроводниковый диод, напряжение на котором в области электрического пробоя при обратном смещении слабо зависит от тока в заданном его диапазоне, который предназначен для стабилизации напряжения.

3.2 Предварительная подготовка к работе

Выполнению данной работы должна предшествовать предварительная подготовка, состоящая в изучении теоретического материала. При изучении материала должны быть рассмотрены и кратко законспектированы следующие основные вопросы:

1) типы пробоя электронно-дырочного перехода и его вольтамперная характеристика;

2) основные параметры, характеризующие стабилитроны, например как в таблице 3.1.

Таблица 3.1 - Основные данные полупроводниковых стабилитронов

 

Тип стабилитрона	Напряжение стабилизации	Рассеиваемая мощность, мВт	Максимальный ток стабилизации, mА	Минимальный ток стабилизации, mА	Дифференциал сопротивление более, Ом
КС106	2,9-3,5		0,5	0,01
2С127А	2,7
КС175Ц	7,1-7,5	12-20	2,65	0,05
Д818	9-10,3
КС482	7,4-8,2

Порядок выполнения работы

3.3.1 Снять характеристики стабилитрона.

3.3.2 Собрать схему лабораторной установки с диодом VD3 (Рисунок 3.1).

 

3.3.3 Установить приборы в следующие режимы: P1 (mA;x10); P2 (V;x10).

3.3.4 Снять зависимость Iоб. = f (Uоб.), изменяя I_об в соответствии с таблицей 3.1.

3.3.5 Что бы снять ВАХ стабилитрона при прямом включении поменяйте полярность включения стабилитрона VD3 и прибор Р2 переключить в положение (V; x1).

3.3.6 Результаты измерений и вычислений занести в таблицу 3.1.

3.3.7 Построить ВАХ для стабилитрона VD3.

3.3.8 Определить для стабилитронов Uст, Iст max, Iст min (пример смотри в лекции).

3.3.9 Сравните полученные параметры с их значениями из справочника.

 

Таблица 3.2 - Зависимость Iпр. = f (Uпр.) и I_обр.= f(U_обр.) для стабилитрона

 

№ п/п	Прямое включение	Обратное включение
	Uпр(В)	Iпр(мА)	Uоб(В)	Iоб(мА)
		0,5		0,5

 

Содержание отчета

 

3.4.1 Тема и цель работы.

3.4.2 Оборудование и перечень приборов.

3.4.3 Схема для снятия ВАХ стабилитрона.

3.4.4 Таблица с результатами измерений, ВАХ для VD3.

3.4.5 Для стабилитрона указать Uст, Iст max, Iст min.

3.4.6 Вывод о проделанной работе.

 

3.5 Контрольные вопросы

3.5.1 Дайте характеристику обратимому и необратимому пробою p-n перехода.

3.5.2 Как результаты работы подтверждают основное свойство стабилитрона?

Лабораторная работа №4. Изучение биполярного транзистора

Цель работы: изучение особенности работы транзистора в схеме с общим эмиттером и определение его параметров

Оборудование: лабораторный стенд, соединительные провода.

Теоретическое введение

Биполярный транзистор - это полупроводниковый прибор, содержащий два взаимодействующихp-n перехода и предназначенный для генерации, усиления и преобразования сигналов электромагнитной природы. Термин "биполярный" означает, что физические процессы в приборе обусловлены движением носителей заряда обоих знаков (электронов и дырок).

Конструктивно транзистор представляет собой монокристалл полупроводника, в котором сформулированы чередующиеся области с разным типом проводимости. Соответственно различают транзисторыp-n-p типа и n-p-n типа. Средняя область, которая делается достаточно тонкой (что принципиально важно для работы транзистора), называется базой. Две другие - эмиттер и коллектор. База отделена от эмиттера и коллектора эмиттерным и коллекторнымp-n переходами. Из названий, очевидно, что назначение эмиттера - инжектировать носителя заряда в базу, задача коллектора - экстракция носителей из базы.

В соответствии с наличием трех выводов возможны три схемы включения транзистора: с общей базой (ОБ) рисунок 4.1a, с общим эмиттером (ОЭ) рисунок 4.1б, с общим коллектором (ОК) рисунок 4.1в.

Существует четыре режима работы биполярных транзисторов: нормальный активный, двойной инжекции, отсечки и инверсный активный. В нормальном активном режиме эмиттерный переход включен в прямом направлении, а коллекторный - в обратном. В режиме двойной инжекции оба перехода включены в прямом направлении.

Рисунок 4.1- Три схемы включения транзистора

В режиме отсечки оба перехода включены в обратном направлении. В инверсном режиме коллекторный переход включен в прямом направлении, а эмиттерный - в обратном.

Поведение транзистора, как и любого другого прибора, в электрической цепи определяется его статическими характеристиками.

Статические характеристики - это уравнения, связывающие входные и выходные токи и напряжения.

Наиболее часто применяются зависимости входных и выходных токов и напряжений, выраженные в h - параметрах:

U₁ = h₁₁ I₁ + h₁₂ U₂

I ₂ = h₂₁ I₁ + h₂₂ U₂

h - параметры имеют простой физический смысл:

h₁₁ = U1 / I1, при U2 = 0 – входное сопротивление при коротком замыкании выходной цепи;

h₁₂ = U1 / U2, при I1 = 0 – коэффициент обратной связи по напряжению при холостом ходе во входной цепи;

h₂₁ = I2 / I1, при U2 = 0 – коэффициент передачи тока при коротком замыкании выходной цепи;

h₂₂ = I2 / U2, при I1 = 0 – выходная проводимость при холостом ходе во входной цепи.

Итак, для определения h - параметров необходим режим короткого замыкания в выходной цепи и режим холостого хода во входной.

Это достаточно просто осуществляется экспериментально, поскольку указанные режимы близки к режимам работы транзистора в реальных схемах.

4.2 Предварительная подготовка к работе

Перед выполнением лабораторной работы студент должен познакомиться с основными положениями теории по изучаемому вопросу и ответить на контрольные вопросы. Выяснить и усвоить физический смысл параметров транзисторов приведенных в таблице 4.1.

Таблица 4.1- Предельно допустимые параметры некоторых транзисторов

Тип транзистора	Наибольший ток коллектора Iк, А	Наибольшее напряжение между коллектором и базой U бк mах,В	Наибольшее напряжение между коллектором и эмиттером U кэ max,В	Наибольшее обратное напряжение между эмиттером и базой U эб max,В U бэ max обр, В
КТ315Г 14)	0,1
КТ 361	0,1
КТ858АМ

 

Выполнение работы

 

4.3.1 Снятие входных характеристик и характеристики передачи тока транзистора:

4.3.1.1 Используя панель собрать схему лабораторной установки
по рисунку 4. 2;

4.3.1.2 Установить приборы в следующие режимы P1 (V; x1), P2 (mA; x10),
V – вольтметр с пределом +25(+50) В;

4.3.1.3 Определите цену деления каждого прибора;

4.3.1.4 Установить Uб-э = 0 с помощью регулятора «ИПН1», Uк-э = 3В с помощью регулятора «ИПН2»;

4.3.1.5 Снять зависимость Iб = f (Uбэ), изменяя Uб-э так, чтобы I_Б принимал значения от 0 до 100мкА с шагом 10мкА;

4.3.1.6 Результаты измерений и вычислений занести в таблицу 4.2;

Рисунок 4.2 – Схема для получения характеристик биполярного транзистора

4.3.1.7 Повторить измерения при Uкэ = 8 В;

4.3.1.8 Снять характеристику передачи тока ─ Iк = f (I_Б), задавая те же самые значения I_Б;

4.3.1.9 Результаты измерений и вычислений занести в таблицу 4.3.

4.3.2 Снятие выходных характеристик транзистора:

4.3.2.1 Снять зависимость Iк = f(Uкэ) изменяя Uкэ от 1 до 10 В
при IБ =20 мкА ─ const, повторить при Iб = 40 мкА, IБ = 80 мкА;

4.3.2.2 Результаты измерений занести в таблицу 4.4.

 

Содержание отчета

4.4.1 Тема и цель работы.

4.4.2 Оборудование и перечень приборов схема.

4.4.3 Таблицы с результатами измерений и графики:

4.4.4 IБ = f (UБЭ) по таблице 4.2.

4.4.5 Iк = f (IБ); Iк = f (UБЭ) по таблице 4.3.

4.4.6 Iк = f (Uк-э) по таблице 4.4.

4.4.7 Входное сопротивление транзистора (h11Э) находят из входных характеристик (h11э=DUБЭ/DIБ).

4.4.8 По выходным характеристикам транзистора определяют значение выходной проводимости (h22э= DIк /DUКЭ).

4.4.9 По выходным характеристикам транзистора определяют значение коэффициента передачи тока (h21э=DIк /DIБ).

4.4.10 Ответ на вопрос: «Как результаты работы подтверждают основное свойство биполярного транзистора?».

 

Таблица 4.2 ─ Зависимость IБ = f(Uбэ)   № опыта UКЭ = 3 В UКЭ = 8 В UБЭ(В) IБ(мкА) UБЭ(В) IБ(мкА)

Таблица 4.3 ─ Зависимость Iк = f (IБ); Iк = f (UБЭ)   № опыта UКЭ = 6 В – const UБЭ(В) IБ(мкА) IК(мА)

 

4.5 Контрольные вопросы

 

4.5.1 Перечислите основные режимы работы транзисторов.

4.5.2 Какие факторы определяют усилительные свойства транзистора?

4.5.3 Какими отличительными особенностями характеризуются три схемы включения транзистора?

4.5.4 Какие существуют семейства статических характеристик транзистора?

4.5.5 Чем объяснить увеличение входного сопротивления транзистора по схеме с общим коллектором?

4.5.6 Как результаты работы подтверждают основное свойство биполярного транзистора?

 

 

Таблица 4.4 ─ Зависимость I_К = f(U_КЭ)

№ опыта	Iб = 20 мкА	Iб = 40 мкА	Iб = 80 мкА
Uкэ	Iк	Uкэ	Iк	Uкэ	Iк
В	мА	В	мА	В	мА