Порядок выполнения работы

1. Нажатием кнопки «Тип прибора» подключить к измерительной схеме исследуемый тиристор (3);

2. Установить Еоп = -12 В;

3. Переключить кнопкой, расположенной у дисплея мультиметра ► в режим, отображающий ток I1 и напряжение Е1;

4. Установить напряжение на управляющем электроде E1 = 0;

5. Переключить кнопкой ◄, расположенной у дисплея мультиметра, в режим, отображающий ток I3 и напряжение Е3;

6. Изменяя значение напряжения Е3 с шагом 0,5 В (погрешность не должна превышать +0,05В), снять зависимость от него обратного тока анода тиристора I3;

7. По полученным значениям построить обратную ветвь статической вольт-амперной характеристики тиристора (по оси ординат – ток I3; по оси абсцисс – напряжение Е3);

8. Установить Еоп = +12 В;

9. Для трех значений тока управляющего электрода I1 = 0; 0,05 и 0,1 мА снять зависимости тока анода тиристора I3 от прямого напряжения E3, для этого:

9.1. Переключить кнопкой, расположенной у дисплея мультиметра ► в режим, отображающий ток I1 и напряжение Е1;

9.2. Установить значение тока управляющего электрода I1 =0 мА;

9.3. Переключить кнопкой ◄, расположенной у дисплея мультиметра, в режим, отображающий ток I3 и напряжение Е3;

9.4. Изменяя значение напряжения Е3 с шагом 0,5 В (погрешность не должна превышать +0,05В), снять зависимость от него тока тиристора I3;

10. Повторить пункты 9.1-9.4 настоящего руководства для значений тока управляющего электрода I1=0,05 и 0,1мА.

11. По полученным значениям построить ветви статической вольт-амперной характеристики (по оси ординат (Y) – ток I3; по оси абсцисс (X) – напряжение Е3), соответствующей начальным токам утечки тиристора.

12. Установить Еоп = +1 В;

13. Установить максимальное значение напряжения E3.

14. Переключить кнопкой, расположенной у дисплея мультиметра ► в режим, отображающий ток I1 и напряжение Е1;

15. Перевести тиристор во включенное состояние, для чего увеличить до максимального значения ток управляющего электрода тиристора I1, а затем снизить его до 0 (I1=0, E1~6B).

16. Переключить кнопкой ◄, расположенной у дисплея мультиметра, в режим, отображающий ток I3 и напряжение Е3;

17. Уменьшая напряжение E3 шагом 0,05 В, снять зависимость от него тока анода тиристора I3. В процессе проведения эксперимента отметить точку резкого уменьшения тока, которая соответствует току выключения тиристора .

18. По полученным значениям построить ветви статической вольт-амперной характеристики тиристора (по оси ординат (Y) – ток I3; по оси абсцисс (X) – напряжение Е3).

Требования к отчету

Отчет о лабораторной работе должен содержать:

• краткие теоретические сведения;

• описание экспериментальной установки;

• таблицы с результатами экспериментов;

• графики;

• выводы по работе.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

ИССЛЕДОВАНИЕ СТАТИЧЕСКИХ ВОЛЬТ-АМПЕРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК БИПОЛЯРНОГО ТРАНЗИСТОРА

Цель работы:

1. Изучение статических вольт-амперных характеристик полупроводникового биполярного транзистора;

2. Приобретение навыков экспериментального измерения статических вольт-амперных характеристик маломощных полупроводниковых приборов.

Краткие теоретические сведения

Биполярный транзистор — трёхэлектродный полупроводниковый прибор, один из типов транзистора.

Электрод, подключённый к центральному слою, называют базой, электроды, подключённые к внешним слоям, называют коллектором и эмиттером. На простейшей схеме различия между коллектором и эмиттером не видны. В действительности же коллектор отличается от эмиттера, главное отличие коллектора — бо́льшая площадь p-n-перехода. Кроме того, для работы транзистора абсолютно необходима малая толщина базы.

Условное обозначение биполярного транзистора приведено на рис. 1.

Рис. 1. Условное обозначение биполярного транзистора

Электроды подключены к трём последовательно расположенным слоям полупроводника с чередующимся типом примесной проводимости. По этому способу чередования различают npn- и pnp-транзисторы (n (negative) — электронный тип примесной проводимости, p (positive) — дырочный). В биполярном транзисторе, в отличие от других разновидностей, основными носителями являются и электроны, и дырки (от слова «би» — «два»). Основная схема структуры биполярного транзистора представлена на рис. 2.

Рис. 2. Простейшая схема устройства транзистора

.

Для понимания принципа работы, рассмотрим npn-транзистор, все рассуждения повторяются абсолютно аналогично для случая pnp-транзистора, с заменой слова «электроны» на «дырки», и наоборот, а также с заменой всех напряжений на противоположные по знаку.

В npn-транзисторе электроны, основные носители тока в эмиттере, проходят через открытый переход эмиттер-база (инжектируются) в область базы. Часть этих электронов рекомбинирует с основными носителями заряда в базе (дырками), часть диффундирует обратно в эмиттер. Однако, из-за того что базу делают очень тонкой и сравнительно слабо легированной, большая часть электронов, инжектированных из эмиттера, диффундирует в область коллектора. Сильное электрическое поле обратно смещённого коллекторного перехода захватывает электроны (напомним, что они — неосновные носители в базе, поэтому для них переход открыт), и проносит их в коллектор. Ток коллектора, таким образом, практически равен току эмиттера, за исключением небольшой потери на рекомбинацию в базе, которая и образует ток базы (I_э=I_б + I_к).

Коэффициент α , связывающий ток эмиттера и ток коллектора (I_к = α I_э) называется коэффициентом передачи тока эмиттера.

Численное значение коэффициента α=0.9-0.999. Чем больше коэффициент, тем эффективней транзистор передаёт ток. Этот коэффициент мало зависит от напряжения коллектор-база и база-эмиттер. Поэтому в широком диапазоне рабочих напряжений ток коллектора пропорционален току базы, коэффициент пропорциональности равен

β = α / (1−α) =(10÷1000).

Так же коэффициент β может быть выражен как отношение приращения тока коллектора к приращения тока базы:

Таким образом, изменяя малый ток базы, можно управлять значительно большим током коллектора.