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