Структура автоматизированного лабораторного стенда
Измерительный блок включает в себя управляемый источник тока, коммутатор образцов и преобразователь ток – напряжение.
Структурная схема измерений представлена на рисунке 2.1.
Установка работает следующим образом. Подключение к персональному компьютеру осуществляется через USB‑порт компьютера. Микроконтроллер предназначен для обеспечения обмена потоками информации между измерительным блоком и управляющим программным обеспечением. Управляемый источник тока предназначен для задания тока базы исследуемых образцов транзисторов. В совокупности с управляемым источником напряжения и усилителем напряжения он используется для формирования напряжений на образцах. Коммутатор схем включения служит для задания схемы эксперимента. Выбор необходимого объекта исследования происходит с помощью коммутатора образцов. Измерение тока производится при помощи преобразователя ток – напряжение. Образцы размещены в термостате, там же расположен и датчик температуры. Необходимый режим работы термостата задается узлом управления нагревателем. Сигналы, пропорциональные напряжению, току и температуре, через коммутатор сигналов и выпрямитель поступают на аналого-цифровой преобразователь. Далее, в двоичном коде информация передается на микроконтроллер. Дешифратор команд управления передает команды, поступающие с компьютера, на различные внутренние узлы стенда. Измерительный блок питается от сети переменного напряжения 220 В через стабилизаторы напряжений.
Снятие ВАХ биполярных структур в диодном включении
Для регистрации ВАХ биполярных структур в диодном включении используются схемы №1-4. С помощью функционального генератора независимо друг от друга задают максимальные значения обратного и прямого напряжений. При необходимости снятия только прямой ветви ВАХ нужно задать обратное напряжение, равное нулю. Для снятия только обратной ветви ВАХ следует установить прямое напряжение равное нулю.
Максимальный предел измерения прямого тока составляет 50 мА. Такое значение тока достигается, как правило, при прямом смещении 0,7..1 В для кремниевых переходов и 0,4..0,7 В для германиевых.
Обратный ток кремниевых структур составляет десятые – сотые доли микроампер, и его практически можно наблюдать с помощью данного стенда только при высокой температуре (около 100 °С) на пределе 0,02 мА. У германиевых переходов ток насыщения существенно больше (единицы-сотни микроампер), его можно измерить, выбрав соответствующий предел по току. Используйте возможность увеличения фрагмента характеристики.
При высоком обратном напряжении на переходе можно наблюдать явление электрического пробоя. Переход база-эмиттер транзистора из-за высокой концентрации примеси пробивается при существенно меньшем напряжении, чем переход коллектор-база. Для транзисторов, выполненных по планарной технологии, электрический пробой эмиттерного перехода наступает обычно уже при обратном напряжении 6..12 В. Напряжение пробоя коллекторного перехода может составить десятки-сотни вольт.
В случае возникновения перегрузки по току следует либо уменьшить максимальное значение напряжения, либо увеличить предел измерения по току.
Снятие характеристик биполярных транзисторов
В данной лабораторной работе реализована возможность регистрации четырех характеристик биполярных транзисторов в схеме с общим эмиттером: входных, выходных, передаточных и характеристик обратной связи. При этом используются схемы №5-8.
Чтобы построить семейства характеристик, необходимо провести несколько измерений, изменяя соответствующие параметры. Изменяются параметры либо с помощью источника тока, либо источника напряжения. Чтобы иметь возможность сравнивать уже сохраненные характеристики и измеряемые, воспользуйтесь возможностью фиксации кривых на характериографе.
Измерительный блок
На фото представлен измерительный блок со снятой крышкой. В блоке установлена термокамера с исследуемыми образцами биполярными транзисторами, плата источника питания, плата с электронными узлами измерительных преобразователей и микропроцессорная плата интерфейсного модуля.
