Электроника-МУ

рактеристик. Рассчитать прямое динамическое сопротивление для тех же

точек используя соотношение Rпр m Т ,

Iпр

где т=1,1 для Ge и т = 1,7 Si; Т 0,026 В.

Результаты сравнить.

В выбранных точках определить статические сопротивления диода (отношение координат).

2.Рассчитать статические и динамические сопротивления диодов по ВАХ полученным на экране характериографа. Результаты сравнить с полученными в предыдущем разделе.

3.Оценить влияние температуры на ВАХ диодов.

4.Проанализировать импульсные характеристики диодов.

5.Проанализировать осциллограммы токов и напряжений в схеме однополупериодного выпрямителя.

6.Отчет должен содержать:

цель работы;

схемы измерений;

таблицы, графики, результаты расчетов;

выводы.

Контрольные вопросы

1.Влияние примесей на электропроводимость полупроводников.

2.Что такое донорные и акцепторные примеси?

3.Уровень Ферми и его расположение в примесных полупроводниках.

4.Токи в полупроводниках.

5.Условия равновесия p-n перехода.

6.Запорный слой в p-n переходах и его зависимость от приложенного напряжения.

7.Процессы в p-n переходе при прямом и обратном смещениях.

8.Вольтамперная характеристика (ВАХ) p-n перехода.

9.Отличия ВАХ реального и идеального диодов.

10.Отличия ВАХ кремниевого и германиевого диодов.

11.Влияние температуры на работы полупроводниковых приборов.

12.Параметры полупроводниковых приборов.

13.Условные обозначения диодов и их разновидностей.

2.ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ СТАБИЛИТРОНОВ Цель работы

11

Изучение свойств полупроводниковых стабилитронов, экспериментальное определение их характеристик и параметров, исследование параметрического стабилизатора напряжения

Состав работы папка “_lab\stab”

2.1.Снятие ВАХ полупроводниковых стабилитронов.

2.2.Получение ВАХ стабилитронов на экране характериографа.

2.3.Параметрический стабилизатор напряжения.

Задание

1. Изучить работу стабилитронов, виды пробоев, характеристики и параметры стабилитронов. (Домашнее задание).

2.Экспериментально снять ВАХ стабилитронов. По характеристикам определить напряжение стабилизации и динамическое сопротивление стабилитрона на рабочем участке.

3.Исследовать схему параметрического стабилизатора напряжения и изучить его основные параметры.

2.1. Снятие ВАХ полупроводниковых стабилитронов.

папка: “_lab\stab” имя: “stab_01.ewb”

Описание схемы

Переключателем SP [пробел] задается полярность напряжения, подаваемого с генератора GEN, напряжение через ограничительный резистор прикладывается к стабилитрону, выбираемому переключателем SS на клавишу [S]. Изменяя постоянное напряжение смещения на генераторе (Offset)

(амплитуду переменного сигнала выставить равной нулю), а так же полярность напряжения и вид стабилитрона, снять показания вольтметра и амперметра. При этом необходимо учитывать амплитудный множитель генератора: μV, mV, V и при необходимости менять его. При измерении обратной ветви необходимо снять несколько точек в рабочей зоне стабилитрона.

Порядок выполнения работы

1. Открыть файл со схемой рис.2.1.

Для этого в меню программы выбрать File \ Open, в каталоге “_lab\stab” найти файл “stab_01.ewb”, выделив его, нажать “ОК”.

2. Снять прямую ветвь первого стабилитрона:

12

переключатель SP подключен на “+” генератора, SS на нижний стабилитрон;

первая точка: значение Offset генератора выставить 1 В, включить схему, снять показания амперметра и вольтметра с учетом множителей:

μ– микро-, m – милли-. Значение Offset генератора изменять от 1 до 12 Вольт с переменным шагом и снимать показания приборов.

3. Снять обратную ветвь первого стабилитрона

переключатель SP подключен на “–” генератора, SS на нижний стабилитрон;

изменяя от 1 до 15 Вольт значение Offset генератора снять показания приборов.

4. Снять прямую ветвь второго стабилитрона

переключатель SP подключен на “+” генератора, SS на верхний стабилитрон;

первая точка: значение Offset генератора выставить 1 В, включить схему, снять показания амперметра и вольтметра с учетом множителей:

μ– микро-, m – милли-. Значение Offset генератора менять от 1 до 12 Вольт с переменным шагом и снимать показания приборов

5. Снять обратную ветвь второго стабилитрона

переключатель SP подключен на “–” генератора, SS на верхний стабилитрон;

изменяя от 1 до 15 Вольт значение Offset генератора снять показания приборов.

Результаты всех измерений заносятся в таблицы 2. 1 и 2.2.

13

2.2. Получение ВАХ стабилитронов на экране характериографа

папка: “_lab\stab” имя: “stab_02.ewb”

Описание схемы

Пилообразное напряжение с генерато-

стор подается на диод. в течении первых 2 секунд ток течет через первый стабилитрон, следующие 2 секунды – через второй стабилитрон, затем генератор отключается от схемы вообще. На канал A осциллографа OSC подается напряжение с одноомного резистора – ток через стабилитрон. На канал B подается напряжение со стабилитрона (это не совсем так – со стабилитрона. В OSC на горизонтальные пластины подается напряжение канала B, а на вертикальные – канала A, т.е на горизонтальные – напряжение, на вертикальные – ток. Таким образом, можно наблюдать ВАХ прибора (в данном случае стабилитрона) прямо на экране осциллографа.

Порядок выполнения работы

1. Открыть файл со схемой рис.2.2.

Для этого в меню программы выбрать File \ Open, в каталоге “_lab\stab” найти файл “stab_02.ewb”, выделив его, нажать “ОК”.

2.Если требуется можно изменить вид/марку стабилитронов. Все операции производятся в параметрах компонента.

3.Запустить и выключить схему.

ключить. Для этого нажать на тот же тумблер. Существуют горячие клавиши: Включить {Ctrl-G}, Отключить {Ctrl-T}.

4. Просмотр/редактирование/сохранение результатов моделирования

циллографом в ходе процесса моделирования. Можно менять диапазон по абсцисс/ ординат, вкл/выкл сетку, надписи на осях и главную надпись. После этого результаты можно: перерисовать, скопировать для вставки в другие приложения, сохранить в текстовом или внутреннем форматах. Полученные ВАХ с учетом масштаба по каналам А и В перерисовать в отчет.

2.3. Исследование параметрического стабилизатора напряжения

папка: “_lab\stab”

14

имя: “stab_03.ewb”

Описание схемы

На вход схемы рис.2.3 подается напряжение, регулируемое от 0 до напряжения при котором наблюдается максимальный ток стабилизации (см. л/р № 2.1). Вольтметр на выходе стабилизатора фиксирует изменения выходного напряжения.

Порядок выполнения работы

стабилитрона.

Все операции производятся в параметрах компонента. 3. Запустить схему (тумблером в верхнем правом углу)

4.Снять зависимость U2=f(U1). Напряжение U1 не должно превышать значения, при котором Icт=Imax (см.л/р №2.1) значения U2 фиксировать с момента, когда Icт=Imin.

Результаты занести в таблицу 2.3.

Таблица 2.3.

U1,В (Offse)t

U2, В

Iст, мА ( от Icт=Imin Icт=Imax)

Обработка материалов измерений и содержание отчета

1.По данным таблиц построить ВАХ исследованных стабилитронов. Определить динамические сопротивления стабилитронов для обратной

ветви: Rд Uст .

Icn

2.Расчеты повторить по характеристикам, полученным на экране характериографа.

15

3.По данным таблицы 2.3 определить значения коэффициента стабилизации:

где U1 и U2 – средние значения входного и выходного напряжений.

4.Отчет должен содержать:

цель работы;

схемы измерений;

таблицы, графики, результаты расчетов;

выводы.

Контрольные вопросы

1.Виды пробоев в p-n переходе.

2.Лавинный пробой в p-n переходе.

3.Туннельный пробой p-n переходе.

4.Полупроводниковый стабилитрон. Принцип действия.

5.Параметры полупроводникового стабилитрона.

6.Схема простейшего стабилизатора напряжения на стабилитроне.

7.От чего зависит напряжение стабилизации полупроводникового стабилитрона.

8.Схема однополупериодного выпрямителя.

9.Температурный коэффициент напряжения полупроводникового стабилитрона.

3.ИССЛЕДОВАНИЕ БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРОВ

Цель работы

Изучение принципов работы биполярных транзисторов, экспериментальное определение характеристик и параметров. Ознакомление с работой усилительного каскада.

Задание

1.Изучить работу биполярного транзистора, статические входные, выходные характеристики и характеристики передачи тока, h-параметры и их определение по характеристикам для схем включения с общей базой (ОБ)

иобщим эмиттером (ОЭ).

2.Экспериментально снять семейство характеристик при включении транзистора по схемам ОБ И ОЭ. По полученным характеристикам определить h-параметры транзистора для данных схем.

3.Ознакомиться с работой усилительного каскада

16

Состав работы

папка “_lab\tr_bip”

3.1.Снятие входных характеристик биполярного транзистора (ОЭ).

3.2.Получение входных характеристик биполярного транзистора (ОЭ) на экране характериографа.

3.3.Получение характеристики передачи тока биполярного транзистора (ОЭ) на экране характериографа.

3.4.Получение выходных характеристик биполярного транзистора (ОЭ) на экране характериографа.

3.5.Снятие выходных характеристик биполярного транзистора (ОБ).

3.6.Получение входных характеристик биполярного транзистора (ОБ) на экране характериографа.

3.7.Получение характеристики передачи тока биполярного транзистора (ОБ) на экране характериографа.

3.8.Получение выходных характеристик биполярного транзистора (ОБ)

сна экране характериографа.

3.9.Усилительный каскад на биполярном транзисторе (ОЭ).

Пункты работы выполняются по заданию преподавателя, состав и количество пунктов варьируется в зависимости от специальности, курса и формы обучения

3.1. Снятие входных характеристик биполярного транзистора (ОЭ)

папка: “_lab\tr_bip”

имя: “tr_bip_oe_01.ewb”

Описание схемы

Входные характеристики: IБ= f(UБЭ) | UКЭ-const Переключателем SS задается напряжение UКЭ,

Offset генератора GEN задает напряжение, прикладываемое через резистор к базе транзистора.

Порядок выполнения работы

17

подключен к нулевому источнику ЭДС;

первая точка: значение Offset генератора выставить 1 В,включить схему, в верхнем правом углу тумблером

снять значения с амперметра и вольтметра с учетом множителей: μ – микро-, m – милли-, выключить схему (тем же тумблером);

значение Offset генератора изменять от 0 до 12 Вольт с рекомендуемым шагом (задан в таблице), снять показания приборов и занести их в таблицу 3.1.

3. Снять входную характеристику при потенциале на коллекторе

UКЭ=12В:

переключатель SS подключен 12В ЭДС;

значение Offset генератора изменять от 0 до 12 Вольт с рекомендуемым в таблице шагом и снимаем показания приборов.

Все измерения заносим в таблицу 3.1. По результатам построить статические выходные характеристики транзистора по схеме с ОЭ.

3.2. Получение входной характеристики биполярного транзистора (ОЭ) на экране характериографа

папка: “_lab\tr_bip”

имя: “tr_bip_oe_02.ewb”

Описание схемы

Входная характеристика: IБ= f(UБЭ) | UКЭ-const Пилообразное напряжение

с генератора GEN ( U = 10 В, f = 1 Гц) через ограничительный резистор подается на базу транзистора.

стины подается напряжение канала B, а на вертикальные – канала A, т.е на горизонтальные – напряжение на базе транзистора, на вертикальные –

18

ток через базу транзистора. Таким образом, можно наблюдать семейство входных характеристик транзистора прямо на экране осциллографа,

Это источник напряжения управляемый током. Он в данном случае необходим для снятия значения тока в цепи базы без внесения погрешностей в эту цепь. Для него задается коэффициент трансформации Ампер в Вольты, размерность коэффициента В/А = Ом, в данном случае коэффициент = 1 Ом, т.е. при токе в цепи

базы в 1мкА, на осциллограф будет подано напряжение в 1 мкВ.

Порядок выполнения работы

1. Открыть файл со схемой рис.3.2.

Для этого в меню программы выбрать File \ Open, в каталоге

“_lab\tr_bip” найти файл “tr_bip_oe_02.ewb”, выделив его, нажать “ОК”. 2. Запустить и выключить схему.

Включить тумблер в верхнем правом углу, после того как схема отработала 4 секунды модельного времени – схему отключить. Для этого необходимо нажать на тот же тумблер. Существуют горячие клавиши: Вклю-

чить {Ctrl-G}, Отключить {Ctrl-T}.

3. Просмотр/редактирование/сохранение результатов моделирования В меню выбирать Analysis / DisplayGraph, или нажимаем на икон-

ку.

Во вкладке Oscilloscope находятся результаты полученные осциллографом в ходе процесса моделирования. Можно менять диапазон по абсцисс/ординат (вкладка BottomAxis/LeftAxis соответственно в Graph Properties), вкл/выкл сетку (ToggleGrid в выпадающем меню), надписи на осях и главную надпись ( в Graph Properties). После этого результаты можно: перерисовать, скопировать для вставки в другие приложения, сохранить в текстовом или внутреннем форматах. Сравниваем графики полученные в данной работе с построенными в предыдущей (3.1).

Семейство статических входных характеристик биполярного транзистора (ОЭ) с учетом масштаба по каналам А и В перерисовать в отчет.

3.3. Получение характеристики передачи тока биполярного транзистора (ОЭ) на экране характериографа

папка :“_lab\tr_bip” имя: “tr_bip_oe_03.ewb”

Описание схемы

19

Характеристика передачи тока: IК= f(IБ) | UКЭ-const

Рис.3.3

Пилообразное напряжение с генератора GEN ( U = 10 В, f = 1 Гц) через ограничительный резистор подается на базу транзистора.

Втечении первой секунды работы схемы напряжение на коллекторе 0 В, далее реле времени TR1 переключается на источник ЭДС 1В, а еще через 1 сек реле TR2 подключает источник 12 В.

На горизонтальные пластины подается напряжение канала А, а на вертикальные – канала В, т.е на горизонтальные – ток через базу транзистора, на вертикальные – коллекторный ток транзистора. Таким образом, можно наблюдать семейство характеристик передачи тока транзистора на экране осциллографа.

Вданной схеме уже два источника напряжения управляемых то-

ком. Один в цепи базы – для снятия тока базы, второй в цепи коллектора – для снятия коллекторного тока транзистора.

Порядок выполнения работы

1. Открыть файл со схемой рис.3.3.

Для этого в меню программы выбрать File \ Open, в каталоге

“_lab\tr_bip” найти файл “tr_bip_oe_03.ewb”, выделив его, нажать “ОК”. 2. Запустить и выключить схему.

Включить тумблер в верхнем правом углу, после того как схема отработала четыре секунды модельного времени – схему отключить. Для этого необходимо нажать на тот же тумблер. Существуют горячие клавиши:

Включить{Ctrl-G},Отключить{Ctrl-T}.

3. Просмотр/редактирование/сохранение результатов моделирования В меню выбрать Analysis / DisplayGraph, или нажать на иконку.

Во вкладке Oscilloscope находятся результаты полученные осциллографом в ходе процесса моделирования. Можно менять диапазон по абсцисс/ординат (вкладка BottomAxis/LeftAxis соответственно в Graph Properties), вкл/выкл сетку (ToggleGrid в выпадающем меню), надписи на осях и главную надпись ( в Graph Properties). После этого результаты мож-

20