Применение виртуальных приборов при изучении полупроводниковых приборов

Процесс снятия вольтамперных характеристик (ВАХ) полупроводниковых приборов в лабораторных исследованиях обычно занимает относительно длительное время и включает сборку схемы, задание начальных ее параметров, измерение информативных параметров, повторение опытов.

Комплекс NI ELVIS позволяет значительно сократить время получения ВАХ диодов и транзисторов с помощью виртуальных приборов – вольтамперных анализаторов двухпроводной и трехпроводной линии, рассмотренных выше. В этих приборах процесс снятия ВАХ автоматизирован. Кроме того, они имеют удобные средства анализа ВАХ – курсоры, а также позволяют сохранить опытные данные для отчета.

Необходимо отметить и недостатки комплекса: это ограничения, связанные с небольшим допустимым диапазоном напряжений и токов для исследуемых схем, составляющим ±10 В и ±10 мА. Это ограничение сужает спектр исследуемых приборов, но для учебных целей несущественно. Также нужно отметить, что трехпроводный вольтамперный анализатор позволяет снимать ВАХ только биполярных транзисторов n-p-n типа.

Для приобретения навыков использования вольтамперных анализаторов двухпроводной и трехпроводной линии, а также цифрового мультиметра, предлагается выполнить самостоятельную работу по применению этих виртуальных приборов.

3.1.1. Задание на самостоятельную работу

Исследуйте ВАХ полупроводникового диода и стабилитрона с помощью двухпроводного вольтамперного анализатора.

Подключите диод, например, КД 503А, к гнездам DMM на макетной панели: анодом – к гнезду CURRENT HI, катодом – к гнезду CURRENT LO. Для определения полярности выводов диода воспользуйтесь цифровым мультиметром в режиме измерения состояния (pn)-переходов (п. 2.2).

Включите питание станции и макетной панели.

Запустите виртуальный прибор – двухпроводный вольтамперный анализатор. В окне «Настройки» (Settings) задайте пределы изменения прямого напряжения от 0 В (Start) до 0,8 В (Stop). Задайте шаг изменения напряжения (Increment) 0,01 В.

Нажмите кнопку Run для снятия ВАХ диода и наблюдайте за процессом ее построения. Примерная ВАХ диода КД 503А показана на рис. 2.13.

Исследуйте ВАХ диода, используя кнопку Cursor в режиме ON.

Сохраните данные ВАХ, используя кнопку Log. Для этого создайте папку под своим именем и задайте имя файла, например ВАХ №1 КД 503А. При этом данные сохраняются в стандартном приложении «Блокнот».

Подключите стабилитрон, например КС 162А, к гнездам DMM на макетной панели. Данный стабилитрон является двуханодным, т.е. его ВАХ симметрична относительно начала координат. Поэтому можно не соблюдать полярность при его подключении.

Включите питание монтажной панели.

Определите напряжение стабилизации. Для этого задайте пределы изменения напряжения от –10 В до 10 В с шагом 0,1 В. Снимите ВАХ.

Сравните полученное значение напряжения стабилизации с паспортным на данный стабилитрон. Примерная ВАХ стабилитрона показана на рис. 3.1.

Рис. 3.1. Примерная ВАХ стабилитрона

Исследуйте ВАХ биполярного транзистора.

Подключитебиполярный транзистор, напримерКТ 315Б, к гнездам DMM на макетной панели: базу – к гнезду CURRENT HI, эмиттер – к гнезду CURRENT LO, коллектор – к гнезду 3-Wire. Для определения выводов транзистора воспользуйтесь цифровым мультиметром в режиме измерения состояния (p-n)-переходов или измерения сопротивлений (п. 2.2).

Включите питание станции и макетной панели.

Запустите виртуальный прибор – трехпроводный вольтамперный анализатор. В окне «Установка параметров коллектора» (CollectorVoltage (Vc) Settings) задайте пределы изменения напряжения на коллекторе от 0,00 В (Start) до 2,00 В (Stop). Задайте шаг изменения напряжения (Increment) 0,010 В. Задайте предел изменения тока коллектора 5,00 mA. Нажмите кнопку Run и наблюдайте за процессом построения ВАХ транзистора. По умолчанию в поле Number of Curves задаются 3 ВАХ. Примерные ВАХ показаны на рис. 2.14. Для анализа каждой ВАХ используйте ее выбор с помощью кнопки Ib Curve.

Исследуйте ВАХ биполярного транзистора, используя кнопку Cursor в режиме ON. Сохраните данные ВАХ, используя кнопку Log.

Для этого создайте папку под своим именем и задайте имя файла, например ВАХ биполярного транзистора КТ 315Б. При этом данные сохраняются в стандартном приложении «Блокнот».

3.1.2. Контрольные вопросы

1. Виртуальные приборы, используемые в работе.

2. Порядок подключения исследуемых полупроводниковых приборов к виртуальным приборам.

3. Порядок снятия и анализа ВАХ полупроводниковых приборов.