МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ

ЭЛЕКТРОНИКА

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

по выполнению лабораторных работ

для студентов сокращенной программы подготовки

(часть 1)

РПК "Политехник"

ВОЛГОГРАД 2004

УДК 621.038

Электроника. Методические указания по выполнению лабораторных работ (часть 1) /Сост. Кулагин Р. Н., Казаков Н. В.; Волгоград, гос. техн. ун – г. Волгоград, 2004. – 24 с.

Приведены описания лабораторных работ по дисциплине «Электроника и микро­процессорная техника» для исследования характеристик полупроводниковых приборов и усилительных устройств электронных систем управления. Издание пред­назначено для студентов сокращенной формы обучения.

Ил. 21. Табл. 11. Библиогр.: 2 назв.

Рецензент

Печатается по решению редакционно-издательского совета Волгоградского го­сударственного технического университета.

© Волгоградский государственный технический университет, 2004

Лабораторная работа №1 Исследование характеристик полупроводниковых приборов

Цель работы. Изучить принцип действия и характеристики биполярного транзистора (БТ), полевого транзистора (ПТ) и тиристора. Определить основные параметры приборов.

1. Содержание работы

1. Исследование входных и выходных характеристик биполярного БТ. Определение параметров r_вх, g_вых.

2. Исследование усилительных свойств БТ. Определение коэффициента усиления .

3. Снятие выходных н сток–затворных характеристик ПТ с управляющим p–n переходом. Определение параметров I_с.нач., S, U_отс.

4. Ознакомление с работой тиристора и определение его параметров U_у.от., I_у.от., U_отк.

2. Общая часть

2.1. Принцип работы бт

В зависимости от принципа действия н конструктивных признаков транзисторы подразделяются на два больших класса: биполярные н полевые.

Биполярными транзисторами называют приборы с тремя слоями полупроводника и двумя взаимодействующими p–n переходами. Ток в этих приборах образуется за счёт носителей зарядов двух типов: электронов и дырок. В зависимости от типа электропроводности различают транзисторы структуры p–n–p и n–p–n. В биполярном транзисторе к одному переходу прикладывается небольшое прямое напряжение, а к другому – обратное. При этом переход, к которому приложено прямое напряжение, называют эмиттерным (Э), средний слой – базой (Б), а второй переход, смещённый в обратном направлении, – коллекторным (К). Условные обозначения транзисторов разной проводимости приведены на рис 1.1.

Рис. 1.1

Рис. 1.2

При отсутствии входного напряжения (U_эб = 0) ток в эмиттере также отсутствует, а через переход К – Б под действием напряжения U_кб протекает небольшой обратный ток коллектора I_к, обусловленный неосновными носителями.

Если к переходу Э – Б приложить открывающее напряжение (U_эб > 0) (рис. 1.2), возникает значительный прямой ток эмиттера I_э, который частично обусловлен рекомбинацией основных носителей в базе. Большая часть этих носителей заряда проходит через тонкий слой базы, имеющий большое удельное сопротивление, достигает коллектора и под действием U_кб образует основную составляющую выходного тока коллектора:

I_к = I_к0 + I_э, где = – коэффициент передачи тока.

Так как напряжение источника питания U_кб в выходной цепи больше, чем во входной, то всякое небольшое изменение входного напряжения вызывает значительные изменения напряжения на нагрузке R_к, включённой в цепь коллектора. На этом основан принцип усиления напряжения в транзисторном каскаде.

Свойства транзистора и его вольт–амперные характеристики зависят от схемы включения, среди которых наиболее распространена схема включения с общим эмиттером (ОЭ), исследуемая в данной работе. В этой схеме транзистор имеет большую чувствительность по сравнению с рассмотренной схемой ОБ, входной ток базы значительно меньше тока I_э.

Входные характеристики БТ (рис. 1.3) для схемы ОЭ показывает зависимость I_б=f(U_бэ) при U_кэ=const. Эти характеристики дают возможность определить входное сопротивление БТ по постоянному току r_вх= и по переменному току (дифференциальное) r_вх:

r_вх= = = tg ; r_вх = h₁₁ = = tg .

Выходные характеристики БТ отражают зависимость I_к=f(U_кэ) при I_б=const (рис. 1.4) и позволяет определить выходную проводимость по постоянному и переменному току:

g_вых= = = tg ; g_вых = h₂₂ = = tg .

Усилительные свойства БТ характеризуются коэффициентом передачи тока  (рис. 1.5).

=

Этот коэффициент зависит от тока коллектора, причем характер этой зависимости экстремальный.

Рис. 1.3 Входные характеристики биполярного транзистора

Рис. 1.4 Выходные характеристики биполярного транзистора

Рис. 1.5