70к (лаба) (997507), страница 26
Текст из файла (страница 26)
в направлениипропускания тока:uRi.(12.14)iВеличина Ri может быть определена методом графическогодифференцирования по вольт–амперной характеристике (см.рис.12.11).Экспериментальная установкаДля исследования характеристик полупроводникового диодапредназначена экспериментальная установка, общий вид которойприведен на рис.12.12.204312Ввкл.24прямойобратныйA5обратн. ток1RmA6Vпрямой токРис. 12.12Напряжение на германиевом диоде 3 изменяют с помощьюпеременного сопротивления 6. Значения прямого тока определяют помиллиамперметру 1, поставив переключатель 4 в соответствующееположение.
Значения обратного тока определяют по микроамперметру2, предварительно изменив положение переключателя 4.Вольтметр 5 имеет различные пределы измерения: umax = 3 В припрямом включении и umax = 15 В при обратном. Вся шкала вольтметрасоответствует N = 75 делениям. Цена 1 деления вольтметра припрямом включении:u max 3u00,04 B ,N75а при обратном:(12.15)15u00,2 B75Порядок выполнения работы1.
Подключить установку к сети 12 В. Включить установкутумблером.2. Снять вольт–амперную характеристику диода в прямомнаправлении. Для этого поставить переключатель 4 (рис.12.12) внужное положение и с помощью регулируемого сопротивления 6увеличивать напряжение u от 0 до 2 В через 0,2 В. При этом205необходимо учесть цену деления вольтметра 5 согласно формуле(12.15). Для каждого значения напряжения измерить помиллиамперметру 1 величину прямого тока i. Результаты измеренийзанести в табл.12.1.Таблица 12.1Прямоенапряжениеu В0,20,40,60,81,01,21,41,61,82,0Прямойтокi мАОбратноенапряжениеu В12345678910Обратныйтокi мкА3. Снять вольт–амперную характеристику диода при обратномвключении. Для этого установить переключатель 4 в положение―обратный‖ и с помощью регулируемого сопротивления 6 увеличиватьнапряжение на диоде от 0 до 10 В через 1 В (цена деления вольтметрапри обратном включении изменяется, см формулу (12.15)).
Длякаждого значения напряжения фиксировать обратный ток i помикроамперметру 2. Записать измерения в табл.12.1.4. Отключить установку от сети.5. Построить вольт–амперную характеристику диода в разноммасштабе для прямого и обратного тока, чтобы ее вид соответствовалрис.12.11.6. По формуле (12.13) найти коэффициент выпрямления , взявзначения прямого i и обратного i токов при величине напряжения u =1 В.7. По вольт–амперной характеристике диода определить внутреннеесопротивление диода Ri (12.14) при различных значениях прямогонапряжения.
Для этого разбить ось напряжений на 5 - 7 одинаковыхинтерваловu (см. рис.12.11), для каждого интервала найтисоответствующие приращения тока i, и по формуле (12.14) рассчитатьзначение Ri. Это значение Ri соответствует среднему значениюнапряжения u в интервале.
Полученные данные записать в табл.12.2.206Таблица 12.2№п.п.123456uВuВRiОмiмАlnRi–8. Построить график зависимости сопротивления от напряжения вполулогарифмическом масштабе: lnRi = f( u ).Контрольные вопросы1. Что называется коэффициентом выпрямления полупроводниковогокристаллического диода?2. В чем заключается метод графического дифференцирования длянахождения сопротивления Ri диода при прямом включении?3. Объясните вид вольт–амперной характеристики диода дляпрямого и обратного напряжения.ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 133Исследование параметров кристаллическоготриода (транзистора), включенного по схеме собщей базойЦель работы: снятие вольт–амперных характеристик триода в схемес общей базой и определение коэффициента усиления по току.Методика измеренийПолупроводниковые триоды (транзисторы) представляют собойсовокупность двух p–n переходов, полученных тем или иным способомв одном полупроводящем кристалле.рnрnРис. 12.13рn207На рис.12.13 показано схематическое изображение транзисторовтипа p–n–p и n–p–n.Транзисторы имеют три области.
Одна из крайних областей,являющаяся источником электронов или дырок, называется эмиттером(Э), средняя область – базой (Б), область, собирающая заряды, –коллектором (К).В работе исследуется германиевый транзистор p–n–p типа,включенный по схеме с общей базой, как показано на рис.12.14.iэрnрЭБКikmAR1mAVэEkEkiБu1VkR2u2Рис. 12.14На схеме u1 и u2 – источники внешнего напряжения в цепяхэмиттера и коллектора (u1 = 3 В, u2 = 12 В), R1 и R2 регулируемыесопротивления в цепях эмиттера и коллектора.Как видно из схемы, переход эмиттер–база включен в прямомнаправлении (т.е.
внешнее напряжение u1 уменьшает контактнуюразность потенциалов р–n перехода эмиттер–база); а переход база–коллектор включен в обратном (запирающем) направлении.Следовательно, из эмиттера в базу течет достаточно большой повеличине диффузионный ток, созданный основными носителямизаряда (дырками). Так как толщина базы обычно весьма мала (порядканескольких микрометров), то только очень малая часть прибывающихиз эмиттера дырок рекомбинирует с основными носителями базы(электронами).
В основном эти дырки подхватываются контактнымполем перехода база–коллектор и переходят в цепь коллектора.Таким образом, ток через коллектор значительно увеличивается истановится почти равным току через эмиттер. Ясно, что всякоеизменение тока в цепи эмиттера будет вызывать изменение тока в цепиколлектора.Коэффициентом усиления по току называется отношение приращениятока коллектора к соответствующему приращению тока эмиттера208ikпри uк = constiэ(12.16)Значениянесколько меньше единицы, что объясняется двумяпричинами: а) частичной рекомбинацией диффундировавших изэмиттера в базу дырок с основными носителями базы – электронами;б) незначительным ответвлением тока эмиттера в цепь базы iэ ik iз ,где iБ мал. Поскольку < 1, то при включении транзистора по схеме собщей базой усиление по току получить нельзя.Данная схема включения транзистора позволяет получить усилениевходного сигнала по напряжению и мощности.
Так как переход база–коллектор включен в запирающем (обратном) направлении, то егосопротивление велико, поэтому последовательно с ним можноподключить сопротивление R2, значительно большее сопротивления R1.Следовательно, выходное напряжение u k ik R 2 iэR 2 будетзначительно больше входного напряжения u э iэR1 .Коэффициент усиления по напряжениюuk1.uэВид зависимости тока отнапряжения в цепи коллектораikiэ = 6мАпри различных значениях тока вцепи эмиттера iэ (вольтамперныехарактеристикиiэ = 2мАтранзистора) показан на рис.12.15.Зависимости имеют очень малыйнаклон, что обусловлено большимвыходнымсопротивлением.ukВеличина тока в цепи коллектораРис. 12.15ik задается значением тока в цепиэмиттера iэ.Экспериментальная установкаДля исследования характеристик полупроводникового транзистора,включенногопосхемесобщейбазой,предназначенаэкспериментальная установка, общий вид которой приведен нарис.12.16.Величину тока эмиттера iэ в исследуемом транзисторе 2устанавливают с помощью регулируемого входного сопротивления R1и измеряют миллиамперметром 1.20923вкл.1mАmАiэik4R1R2uэukРис.
12.16Сопротивлением R2 изменяют напряжение uk в цепибаза коллектор, которое измеряется вольтметром 4. Ток в цепиколлектора ik измеряется зеркальным миллиамперметром 3.Порядок выполнения работы1. Подключить установку тумблером к сети.2. Определить цену деления применяемых приборов. Цена деленияамперметра или вольтметра определяется по формуламiu max,i0 max или u 0NNгде imax umax – предел измерения амперметра или вольтметра (написанна приборе), N – общее число делений шкалы прибора.3.
Потенциометром R1 установить ток в цепи эмиттера iэ = 2 мА.Потенциометром R2 установить напряжение в цепи коллектора uk = 0.Измерить ток в цепи коллектора ik. Результат измерения занести втабл.12.3.4. Увеличивая потенциометром R2 напряжение в цепи коллектора,измерить зависимость тока в цепи коллектора ik от напряжения uk = 2,4, 6, 8, 10 В. При этом необходимо следить за постоянством тока вцепи эмиттера iэ.
Выше 10 В напряжение между коллектором и базойuk не подавать! Результаты измерений занести в табл.12.3.210Таблица 12.3№п.п123456ukB0246810iэ=2мАikмAiэ=4мАikмAiэ=6мАikмAiэ=8мАikмAiэ=10мАikмA5. Повторяя п.п.3,4; снять вольт–амперные характеристики длядругих значений тока в цепи эмиттера iэ = 4, 6, 8, 10 мА.6. Выключить установку из сети.7. Построить на одном графике полученные вольт–амперныехарактеристики ik = f(uk) при iэ = const, как показано на рис.12.15.8.
По одной из характеристик найти выходное сопротивление цепи.Для этого на линейном участке кривой выбрать интервал uk, определитьсоответствующий ему интервал ik и по угловому коэффициентузависимости рассчитать выходное сопротивление транзистора:ukR вых.ikТаблица 12.4№п.п123456iэмА0246810ikмА9. По построенным вольт амперным характеристикам найтизначения тока в цепи коллектора ik для напряжения uk = 5 В приразличных значениях тока в цепи эмиттера iэ. Результаты занести втабл.12.4.10.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
