А.2. Практичні заняття

А.2 - 1. ТЕМАТИКА ПРАКТИЧНИХ

Занять та їх обсяг

По першому модулю передбачається робочою програмою п’ять практичних занять по 2 години на кожне.

Нижче наводиться тематика цих практичних занять.

1. Методи очистки напівпровідників (ст. 54 - 57). Зонна теорія напівпровідників (ст. 38 - 54). Ефект електричного поля в напівпровідниках (ст. 158 - 159).

2. Процеси в плоскому p-n-переході (ст. 73 - 77). P-N-перехід під прямою та зворотною напругами (ст. 77 - 80). Маркування діодів (ст. 96 - 97). Приклади розшифровки маркування діодів.

3. Процеси в бездрейфовому та дрейфовому транзисторах (ст. 107 - 112), (ст. 143 - 146).

4. Робота транзистора з навантаженням (ст. 129 - 131). Розрахунок h-параметрів транзистора графоаналітичним методом

(ст. 126 - 129). Маркування біполярних транзисторів та приклади розшифровки маркування (ст. 146 - 147).

5. Польові транзистори (ст. 148 - 149). Процеси в польових транзисторах, їх параметри, ВАХ, маркування та приклади розшифровки маркувань транзисторів (ст. 149 - 157).

ПРИКЛАДИ РОЗШИФРОВКИ МАРКУВАНЬ НАПІВПРОВІДНИКОВИХ ПРИЛАДІВ

КД 201А – КД- кремнієвий випрямляючий діод; 2 – середньої потужності (0,3 А ≤ I_ср ≤ 10 А) ; 01 – порядковий номер розробки; А – перша модифікація.

КС 205А –КС- кремнієвий стабілітрон з напругою стабілізації 10 В ≤ U_ст ≤ 100 В і малої потужності (0,3 Вт ≤ P_ст ≤ 5 Вт); 05 – порядковий номер розробки; А – перша модифікація.

2Т 315А – 2Т – кремнієвий біполярний транзистор; 3 – малопотужний (0,3 Вт ≤ P_к) та високочастотний (f_гр > 30 МГц); 15 – номер розробки; А – перша модифікація.

А.3. Лабораторні роботи

А.3 - 1. ВІРТУАЛЬНІ ЛАБОРАТОРНІ РОБОТИ

А.3 - 1.1. ЗАГАЛЬНІ МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

Лабораторні роботи виконуються згідно з програмою курсу «Комп’ютерна електроніка» спеціалістів та магістрів спеціальності 8.091501 «Комп’ютерні системи та мережі» з метою напрацювання у студентів практичних навичок та закріплення теоретичних знань з модуля I «Напівпровідникові прилади».

Курс «Комп’ютерна електроніка» розроблений відповідно до вимог кредитно-модульної системи оцінки знань і складається з чотирьох модулів, що передбачає проведення чотирьох лабораторних робіт у кожному модулі.

Загальною метою лабораторних робіт – є поглиблення та закріплення знань з розділів курсу «Комп’ютерна електроніка». В процесі виконання лабораторних робіт студенти ознайомлюються з методиками побудови вольт-амперних характеристик транзисторів, навантажувальної прямої, досліджують транзистор в режимі посилення та ключовому режимі.

Лабораторні роботи моделюються на комплексі Electronics Workbench на персональних комп’ютерах. Кожна підгрупа студентів ділиться на чотири бригади, а в бібліотеці програми для кожної лабораторної роботи є чотири варіанти завдань. Кожна бригада студентів виконує свій варіант завдання, тому й результати виконання лабораторної роботи в кожній бригади будуть свої, котрі відрізняються від інших.

На виконання кожної лабораторної роботи відводиться дві академічні години. За цей час студент повинен:

• одержати у викладача індивідуальний номер завдання;

• підготовити протокол звіту для даної лабораторної роботи;

• відповісти на контрольні запитання;

• визвати з бібліотеки програм відповідну програмну модель;

• відповідно до номеру варіанту виконати передбачене лабораторне завдання;

• зробити висновки по кожному пункту завдання;

• захистити попередню лабораторну роботу.

Звіт про виконання лабораторної роботи повинен містити:

1. Титульний лист;

2. Мету роботи;

3. Короткі теоретичні відомості;

4. Принципову схему лабораторної установки;

5. Хід виконання завдання лабораторної роботи;

6. Висновки по кожному пункту лабораторного завдання.

До оформлення звіту висуваються такі вимоги:

1. Звіт оформляється на аркушах формату А4 або на аркушах із зошита в клітинку;

2. На титульному листі мають бути вказані:

• назва дисципліни;

• назва лабораторної роботи;

• номер варіанту;

• ким виконана робота (ПІБ, номер групи, факультет);

• ким прийнята (ПІБ).

3. У коротких теоретичних відомостях викладаються основні положення даної теми;

4. Хід роботи повинен містити:

• пункти лабораторного завдання;

• результати їх виконання;

• графіки або знімки з екрана ПК;

• висновки по результатах виконання кожного

пункту лабораторного завдання.

А.3 - 2. ВИКОНАННЯ ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ ДО І МОДУЛЯ

А.3 - 2.1. Лабораторна робота 1

ДОСЛІДЖЕННЯ ВИПРЯМЛЯЮЧИХ ДІОДІВ

Мета роботи

1. Ознайомитись з принципом дії напівпровідникових діодів.

2. Набути практичних навичок у побудові вольт-амперних характеристик діода.

3. Набути практичних навичок у дослідженні перехідних процесів в діодах та аналізу їх швидкодії.

Частина І

ПОБУДОВА ВОЛЬТ-АМПЕРНОЇ ХАРАКТЕРИСТИКИ

НАПІВПРОВІДНИКОВОГО ДІОДА

Лабораторне завдання.

В цьому лабораторному завданні лабораторної роботи №1 та наступних лабораторних робіт буде приведений тільки набір завдань, які повинні бути виконані. Повний склад методичних матеріалів: короткі теоретичні відомості, домашнє завдання, зміст звіту та контрольні питання наведені в [7, ст.5-13].

1. Підготувати віртуальну лабораторну установку.

2. Побудувати пряму гілку ВАХ діода з допомогою аналізатора графіків.

3. Перерисувати у звіт ВАХ діода в масштабі.

4. Побудувати зворотну гілку ВАХ.

Частина ІІ

ДОСЛІДЖЕННЯ ПЕРЕХІДНИХ ПРОЦЕСІВ

В НАПІВПРОВІДНИКОВИХ ДІОДАХ

Лабораторне завдання.

1. Підготувати віртуальну лабораторну установку до роботи.

2. За допомогою візирних ліній “1” і “2” виміряти амплітуду вихідного сигналу.

3. За допомогою візирних ліній “1” і “2” визначити такі часові параметри вихідного сигналу: t_роз , t_уст .

4. У масштабі перерисувати у звіт часові діаграми вхідного та вихідного імпульсів.

А.3 - 2.2. Лабораторна робота № 2

ДОСЛІДЖЕННЯ БІПОЛЯРНОГО ТРАНЗИСТОРА

Мета роботи

1. Ознайомитись із принципом дії, схемами ввімкнення і ВАХ біполярного транзистора.

2. Набути практичних навичок у побудові ВАХ біполярного транзистора.

3. Набути практичних навичок у побудові навантажувальної прямої транзистора і визначенні h-параметрів.

4. Дослідити вплив положення робочої точки транзистора на форму вихідного сигналу.

Частина І

ДОСЛІДЖЕННЯ БІПОЛЯРНОГО ТРАНЗИСТОРА

В СТАТИСТИЧНОМУ РЕЖИМІ

Лабораторне завдання

1. Підготувати віртуальну лабораторну установку до роботи.

2. Побудувати вхідні ВАХ біполярного транзистора (БТ) для трьох напруг колектора – 0 В, 10 В, 20 В, за допомогою аналізатора графіків.

3. Перерисувати вхідну характеристику U_б = f (I_в)Uк=const у масштабі.

4. Побудувати вихідні ВАХ транзистора для трьох фіксованих струмів бази за допомогою аналізатора графіків.

5. Перерисувати вихідну характеристику I_к = f (U_кб)I_б = const у масштабі.

Повний склад методичних матеріалів: короткі теоретичні відомості, домашнє завдання, опис віртуальної лабораторної установки, порядок виконання роботи, зміст звіту та контрольні питання наведені в [7, ст.13-24].

Частина ІІ

ДОСЛІДЖЕННЯ БІПОЛЯРНОГО ТРАНЗИСТОРА

В РЕЖИМІ посилення

Лабораторне завдання

1. Побудувати навантажувальну пряму на сім’ї вихідних характеристик за двома точками.

2. Дослідити БТ у режимі посилення гармонійних коливань для двох варіантів положення робочої точки: 1 – для активного режиму; 2 – для режиму насичення. Для цього використати генератор синусоїдальних коливань та двохпроменевий осцилограф.

3. Перерисувати в масштабі осцилограми вхідної і вихідної напруг. Звернути увагу на фазу вхідної і вихідної напруг. За допомогою вертикальних візирних ліній осцилографа визначити амплітуди вхідної U_б та вихідної U_к напруг.

Лабораторну роботу підготувати та виконати за допомогою методичних матеріалів [7, ст. 24-26].

А.3 - 2.2. Лабораторна робота № 3

ДОСЛІДЖЕННЯ БІПОЛЯРНОГО ТРАНЗИСТОРА В КЛЮЧОВОМУ РЕЖИМІ

Мета роботи

1. Закріпити теоретичні знання з фізики процесів, що відбуваються в БТ, який працює в ключовому режимі.

2. Набуття практичних навичок у визначенні основних параметрів перехідних процесів.

Частина І

ДОСЛІДЖЕННЯ БІПОЛЯРНОГО ТРАНЗИСТОРА В КЛЮЧОВОМУ РЕЖИМІ ДЛЯ СХЕМИ ІЗ ЗАГАЛЬНИМ ЕМІТЕРОМ

Лабораторне завдання

1. Підготувати віртуальну лабораторну установку до роботи та увімкнути двохпроменевий осцилограф і функціональний генератор.

2. На функціональному генераторі встановити амплітуду імпульсів в межах від 0,7 до 1,3 В і добитись, щоб транзистор був у мінімальному режимі насичення.

3. Запустити віртуальну лабораторну установку на моделювання. За допомогою візирних ліній “1” і “2” виміряти амплітуду вхідного імпульсу U_б та вихідного імпульсу U_к і такі часові параметри: t_зт , t_нр , t_р .

4. У масштабі перерисувати у звіт часові діаграми вхідного і вихідного імпульсів.

5. За допомогою клавіатури підключити діод до БТ і повторити п.п. 3, 4.

6. На функціональному генераторі встановити амплітуду вхідних імпульсів рівною U_вх = 0,5 U_б.нас.. Отже, БТ знаходиться в активному режимі. Виконати пункти 3, 4, 5.

7. На функціональному генераторі встановити амплітуду вхідних імпульсів рівною U_вх = 1,5 U_б.нас.. При цьому БТ перейде в режим глибокого насичення і значно збільшиться час t_р . Виконати пункти 3, 4, 5.

Лабораторну роботу підготувати та виконати за допомогою методичних матеріалів [7, ст. 26-33].