2. Подготовительное задание

1. Изучить теоретическую часть работы и законспектировать основные вопросы, по теме лабораторной работы с учетом контрольных вопросов. При конспектировании особое внимание уделить вопросам, дополняющим лекционный материал по изучаемой теме. В отчете отразить основные результаты изучения теоретического материала.

2. В отчете по работе нарисовать схему электрической цепи (рис. 6), используемую в лабораторной задании 2 для съема ВАХ диодов. На схеме провода подключения исследуемого диода для съема прямой ВАХ изобразить сплошной линией и здесь же пунктирной линией показать подключение диода для съема обратной ВАХ. На схеме указать параметры всех элементов.

3. В отчете по работе нарисовать схему электрической цепи параллельного стабилизатора напряжения (рис. 3). В соответствии с табл. 1 и вариантом задания (табл. 2) для значений u_н, определяющих напряжение стабилизации стабилитрона u_н = U_ст, выбрать необходимый тип стабилитрона малой мощности. В отчете записать его марку. Затем с учетом заданного вариантом задания (табл. 2) значения сопротивления резистора нагрузки R_н рассчитать сопротивление ограничительного резистора R₁. Для расчета воспользоваться выражением (1):

R₁ = , (1)

где i_н = u_н/R_н - ток, протекающий через резистор нагрузки; i_ст.min – минимальный ток стабилизации используемых стабилитронов ( при расчете принять i_{ст min} = 3 мА); Е₁ – ЭДС источника напряжения – выбрать в соответствии с лабораторным заданием 3.

Сопротивление резистора R₁ выбрать в соответствии со шкалой номинальных значений для первого класса точности и в отчете записать его полное обозначение для резистора МЛТ-0,25 с указанием сопротивления и класса точности.

4. Нарисовать в отчете схему (рис. 7) исследования переключающего диода и указать параметры элементов и тип исследуемого в соответствии с вариантом задания переключающего диода (и название его электродов).

3. Лабораторные задания

Задание 1. Ознакомиться с подклассами представленных для изучения диодов. Изучить их конструкцию, параметры и возможности использования. По обозначениям на диодах с помощью преподавателя определить их подкласс, тип и основные параметры. В отчете по лабораторной работе эскизно изобразить внешний вид основных типов для каждого подкласса представленных для изучения диодов.

Задание 2. На лабораторном стенде собрать электрическую цепь (рис. 6), предназначенную для съема ВАХ диодов и провести съем ВАХ заданных вариантом (табл. 2) диодов. Выбрать ЭДС источника напряжения Е₁ = 4,2 В (три элемента батареи).

Для съема ВАХ диода необходимо с помощью переменного резистора R₂ проводить изменение напряжения на диоде u_VD1 от нуля до максимального значения и для каждого напряжения u_VD1 проводить измерение тока i_VD1, протекающего через диод (целесообразно сначала установить такое напряжение u_VD1, при котором ток через диод для прямой ВАХ будет равен 20 мА, а затем уменьшать напряжение u_VD1 для получения значений токов 15, 10, 5 и 0 (0,1) мА. Измерение падений напряжений u_VD! на диоде провести с помощью цифрового вольтметра.

Для первого заданного диода провести съем прямой (при подключении анода диода к миллиамперметру РА₁) и обратной (при подключении катода диода к миллиамперметру РА₁) ВАХ, для второго и третьего диода – только прямой ВАХ. Съем всех ВАХ провести для 5 разных значений напряжений u_VD1.

Полученные значения записать в отчете и построить ВАХ для каждого типа диода.

Задание 3. Используя схему электрической цепи (рис. 3) на лабораторном стенде собрать параллельный стабилизатор напряжения, обеспечивающий формирование на резисторе нагрузки R_н заданного выходного напряжения u_н.

При сборке стабилизатора напряжения выбрать: напряжение Е₁  (u_н + 1,5) В, Е = 1,2 В, значения u_н и R_н определить в соответствии с вариантом задания (табл. 2), тип стабилитрона и сопротивление резистора R₁ выбрать в соответствии с п. 3. подготовительного задания.

Подключив на вход стабилизатора напряжения источник ЭДС Е₁, при E = 0 с помощью цифрового вольтметра определить значение выходного напряжения u_н1. Затем, подключая последовательно с батареей Е₁ дополнительную батарею, обеспечивающую приложение в электрическую цепь сначала суммарного входного напряжения (Е₁ + E), а затем (Е₁ - E), определить соответствующие значения выходных напряжений u_н2 и u_н3. При значении E = 0 уменьшить в два раза сопротивление нагрузки R_н и провести измерение выходного напряжения u_н4.

Полученные значения результатов занести в табл. 3, указав во второй строке значение суммарного входного напряжения Е и сопротивление нагрузки R_н, в третьей строке – значения выходных напряжений u_н1; u_н2; u_н3; u_н4.

Таблица 3.

Параметры	Результаты измерений uн, В при Е; Rн
Е, В; Rн, кОм	Е1; Rн	(Е1+Е); Rн	(Е1 - Е); Rн	Е1; (Rн/2)
uн1  uн4

Задание 4. На лабораторном стенде собрать схему (рис. 7) электрической цепи для исследования работы переключающего диода. Выбрать значение Е₁ = 4,2 В (3 элемента батареи). На выходе генератора сигналов установить синусоидальное напряжение с частотой f = 400 Гц и действующим значением напряжения U = 2 В.

С помощью переменного резистора R₂ установить значение тока включения тиристора (симистора) i_вкл = 0, и с помощью осциллографа провести наблюдение за изменением падения напряжения на резисторе R₄. Убедиться, что падение напряжения на резисторе R₄ равно нулю, и динамик ВА₁ не вырабатывает тональный сигнал, что свидетельствует о выключенном состоянии тиристора (симистора).

Плавно изменяя значение тока i_вкл путем изменения положения ползуна регулятора переменного резистора R₂, добиться такого значения тока i_вкл, при котором откроется тиристора (симистор), о чем будет свидетельствовать появление тонального сигнала и изображения напряжения на экране осциллографа.

По миллиамперметру РА₁ определить полученное значение тока включения, которое необходимо занести в отчет, и зарисовать в отчете временную диаграмму напряжения на резисторе R₄.

Все результаты исследований с пояснением хода выполнения заданий и их обоснованием привести в отчете по лабораторной работе. По результатам проведенных исследований и их сопоставлению сделать выводы:

 о сходстве и различиях снятых ВАХ для трех разных диодов и причинах их определяющих;

 о стабилизации напряжения исследованного стабилизатора и в результате чего это обеспечивается;

 о справедливости использования для диодов, исследованных в задании 4 названия “переключающие” и как можно включать и выключать переключающие диоды.

Контрольные вопросы.

1. Какие элементы электронных приборов называются полупроводниковыми диодами? Какие функции они выполняют?

2. Расскажите про классификацию и систему обозначений полупроводниковых диодов.

3. Нарисуйте и сравните ВАХ идеального и реального диодов (р-n переходов).

4. Как изображаются диоды разных подклассов на электрических принципиальных схемах?

5. Расскажите про расчет нелинейной последовательной электрической цепи с полупроводниковым диодом.

6. Охарактеризуйте математическую модель и схему замещения полупроводникового диода. Какие Вы знаете простейшие модели диода?

7. Расскажите про назначение, принцип действия и основные характеристики выпрямительных полупроводниковых диодов.

8. Расскажите про назначение, принцип действия и основные характеристики импульсных полупроводниковых диодов.

9. Расскажите про назначение, принцип действия и основные характеристики смесительных и детекторных полупроводниковых диодов.

10. Расскажите про назначение, принцип действия и основные характеристики стабилитронов.

11. Расскажите про назначение, принцип действия и основные характеристики варикапов.

12. Расскажите про назначение, принцип действия и основные характеристики фото- и светодиодов.

13. Расскажите про назначение, принцип действия и основные характеристики туннельных и обращенных диодов.

14. Расскажите про назначение, принцип действия и основные характеристики переключающих диодов.

15. Поясните работу электрических цепей, используемых в лабораторной работе при выполнении заданий 2  4.

16. Поясните полученные в работе результаты, построенную временную диаграмму и сделанные выводы.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

Тема: “Знакомство с элементной базой электронных приборов. Биполярные и полевые транзисторы”.

Цель работы: знакомство с назначением, устройством и применением биполярных и полевых транзисторов, их математическими моделями, эквивалентными схемами и основными параметрами, расчет электрических цепей с транзисторами, съем ВАХ и определение параметров биполярного транзистора, исследование электронного ключа.