Labor_rab_chast_2

эмиттера, диффундируют сквозь базу и оказываются у коллектора. Для перехода база - коллектор они являются неосновными носителями заряда и под действием сильного ускоряющего поля коллектора проходят через всю

коллектора. Если база достаточно тонка, то через коллектор проходит большая часть дырок (99 % и более), эмиттеруемых в базу. Таким образом, ток в коллекторной цепи приблизительно равен току в эмиттерной цепи.

Надо отметить, что усиление напряжения происходит за счет батареи коллектора. Работа транзистора сходна с работой вакуумного триода. При этом роль катода выполняет эмиттер, роль сетки - база и роль анода - коллектор. В вакуумном триоде, изменяя напряжение между катодом и сеткой, изменяют величину анодного тока. Аналогично в транзисторе, изменяя напряжение между эмиттером и базой, изменяют величину тока в коллекторе.

Транзисторы имеют ряд преимуществ в сравнении с вакуумными триодами: они потребляют меньшую мощность, немедленно готовы к работе, их надежность и срок службы больше, а габариты меньше.

Статические характеристики транзистора - это зависимость тока от напряжения на входе и на выходе без подключения к прибору нагрузки (т.е. в цепи эмиттера и в цепи коллектора) (см. рис. 11).

Описание установки

51

7.Определить сопротивление р-n-перехода и коэффициент выпрямления для всех измерений.

8.Сделать вывод относительно изменения R и K с изменением напряжения.

9.Для снятия статических характеристик транзистора собрать цепь согласно схеме (см. рис. 10). Подключить источники тока с разрешения лаборанта.

10.Снять статическую эмиттерную характеристику. Для этого при

постоянном Uk определить изменение эмиттерного тока при изменении эмиттерного напряжения от нуля через 0,5 В (5 - 7 измерений).

11.Снять две статические коллекторные характеристики. Для этого,

установив эмиттерный ток Iэ1, определить изменение коллекторного тока при изменении Uk от нуля через 0,2 В (5 - 7 измерений).

12.Проделать аналогичные измерения при эмиттерном токе Iэ2.

13.Данные измерений занести в табл. 2.

Контрольные вопросы

1.Как влияют примеси на электропроводимость полупроводников?

2.Объяснить образование р-n-перехода и его свойства?

3.Как подключить источник тока к диоду в прямом, в обратном направлениях? Что при этом происходит в р-n-переходе?

4.Почему ток в цепи при включении диода в проходном направлении больше тока в запорном направлении?

54

5.Какие внешние факторы изменяют проводимость полупроводника?

6.Почему при достаточно большом запорном напряжении обратный ток возрастает (см. участок аb на рис. 6)?

7.Что характеризует коэффициент выпрямления К? Как изменяется К

сизменением напряжения?

8.Сравнить сопротивления R+и R- при одинаковых напряжениях. Какие из них больше, почему?

9.Устройство и работа транзистора. Что такое эмиттер, коллектор? Можно ли их поменять местами? Почему? С какой целью база изготовляется малой толщины?

10.Почему при меньшем токе на эмиттере ток насыщения коллектора мал? Что такое ток насыщения коллектора?

11.Почему при коллекторном напряжении, равном нулю, ток в

12.Усиливает ли транзистор, включенный по схеме с общей базой, величину тока? Объяснить усиление транзистором напряжения и мощности.

13.Как включить источник тока к эмиттеру, к коллектору?

14.Объяснить на статических характеристиках, как влияет изменение эмиттерного напряжения на величину тока насыщения коллектора, почему?

Лабораторная работа № 7

Градуировка термопары компенсационным методом

Цель работы. Изучить компенсационный метод измерения ЭДС, провести градуировку исследуемой термопары, измерить постоянную термо-ЭДС.

Приборы и принадлежности

1.Прибор универсальный измерительный УПИП – 60М.

2.Исследуемая термопара.

3.Электрический нагреватель.

4.Термометр.

Краткая теория

При соединении двух разнородных металлов возникает разность потенциалов, которую называют контактной разностью потенциалов.

Итальянский физик А. Вольта установил экспериментально два закона:

55

1.Контактная разность потенциалов зависит от химической природы и температуры соприкасающихся проводников.

2.Контактная разность потенциалов цепи из последовательно соединенных разнородных проводников, имеющих одинаковую температуру, не зависит от химической природы промежуточных проводников, а определяется контактной разностью потенциалов, которая возникает при контакте крайних проводников.

Рассмотрим контакт двух металлов с разными работами выхода. Работой выхода электрона из металла называется энергия, которую необходимо сообщить электрону, находящемуся на уровне Ферми, чтобы удалить его из металла. Уровнем Ферми в металле называется верхний энергетический уровень, заполненный электронами при температуре 0 К.

Пусть работа выхода электронов из первого металла меньше, чем из второго A1 A2 , а уровень Ферми в первом металле выше, чем во втором

переходить с высоких энергетических уровней первого металла на более низкие энергетические уровни второго металла. В результате уровни Ферми обоих металлов выравниваются и возникают внешняя и внутренняя контактная разности потенциалов (см. рис. 1,б).

Внешняя контактная разность потенциалов между точками А и В

здесь е – элементарный электрический заряд.

e

e

Внутренняя контактная разность потенциалов возникает между двумя точками разнородных металлов, находящихся в двойном электрическом слое, который образуется в приконтактной области. Этот

слой называется контактным. Его толщина в металлах составляет 10 10 м.

56

Внутренняя контактная разность потенциалов определяется разными значениями энергий уровней Ферми двух разнородных металлов

К возникновению внутренней контактной разности потенциалов приводит разная концентрация электронов в металлах. Внутренняя контактная разность потенциалов зависит от температуры контактов и обусловливает термоэлектрические явления. Внешняя контактная разность потенциалов много больше внутренней контактной разности потенциалов.

Второй закон Вольта можно вывести на примере соединения трех разнородных металлов.

1 2 3

Разность потенциалов в цепи, содержащей последовательно соединенные проводники при одинаковой температуре, равна сумме всех разностей потенциалов, поэтому, учитывая формулы (1) и (2), можно записать

Таким образом, из формулы (3) следует, что разность потенциалов в цепи, состоящей из трех проводников, зависит только от характеристик крайних металлов.

В 1821 году немецкий физик Т. Зеебек (1770 – 1831) открыл экспериментально, что в замкнутой цепи, составленной из последовательно соединенных разнородных проводников, появляется электрический ток, если температуры контактов разные. Это возникновение термоэлектрического тока называется явлением Зеебека.

прямо пропорциональна разности температур в контактах

57

химической природы металлов.

Из формулы (4) можно определить температуру Т1

Выражение (5) применяют при дистанционном измерении температуры с помощью термопары. Термопара – это устройство для измерения температуры, которое состоит из двух сваренных по концам разнородных металлов. Первый спай термопары размещают в месте замера температуры (Т1 ), а второй спай имеет температуру окружающей среды (Т 2 ). Измеряя

Описание установки

Проградуировать термопару — значит построить графическую зависимость термо-ЭДС от разности температур горячего и холодного спаев и определить постоянную термопары.

Термо-ЭДС измеряется с помощью потенциометра постоянного тока, в основе устройства которого лежит компенсационный метод. Принципиальная схема, поясняющая суть метода, приведена на рис. 3.

изменением рабочего тока при неизменном значении Rk добиться равенства

методе измерение ЭДС осуществляется с помощью образцовых мер: нормального элемента н и сопротивления Rk . Нормальный элемент, ЭДС

которого известна очень точно, служит лишь для градуировки потенциометра, т.е. для установки точного значения рабочего тока. В качестве последнего применяют нормальный элемент Вестона, ЭДС которого: н 1,01829В. Нормальный элемент Вестона ценен тем, что его

ЭДС слабо зависит от температуры и сохраняет практически постоянное значение при условии бережного обращения с прибором.

На рис. 4 представлена установка для градуировки термопары. Она состоит из универсального измерительного прибора УПИП - 60 М, термопары, нагревателя и термометра. УПИП - 60 М предназначен для измерения напряжения, а в данном случае для измерения термо-ЭДС компенсационным методом.

На рис. 5 представлена лицевая панель прибора:

59