ЗМІСТ

Лабораторна робота №1. Дослідження терморезистора 2 ст.

Лабораторна робота №2. Дослідження ВАХ стабілітрону 9 ст.

Лабораторна робота №3. Дослідження статичних характеристик

біполярного транзистора 14 ст.

Лабораторна робота №4. Дослідження статичних характеристик

польового транзистора 18 ст.

Лабораторна робота №5. Дослідження транзисторного ключа 23 ст.

Лабораторна робота №6. Дослідження випрямлячів 31 ст.

Лабораторна робота №7. Дослідження компенсаційного стабілізатора

напруги 39 ст.

Лабораторна робота №8. Дослідження знакосинтезуючих індикаторів 47 ст.

Лабораторна робота №9. Дослідження логічних елементів 53 ст.

Лабораторна робота №10. Дослідження інтегрального тригера 70 ст.

Лабораторна робота №11. Дослідження мультивібратора 75 ст.

Лабораторна робота №12. Дослідження генератора лінійнозмінної напруги 81 ст.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 1

ТЕМА: Дослідження терморезистору.

МЕТА: Дослідити ВАХ терморезистору та визначити його основні параметри.

ОБЛАДНАННЯ:

• лабораторний макет;

• омметр (тестер).

КОРОТКІ ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ

Класифікація та умовне позначення напівпровідникових

резисторів

Напівпровідникові (НП) резистори мають два вихідні електроди. Їх розділяють на лінійні та нелінійні.

Лінійні НП резистори мають електричні характеристики, які мало залежать від зовнішніх факторів: температури оточуючого середовища, вібрації, вологості, освітленості та др. Вони виготовляються на основі напівпровідників n- або p-типу і використовуються в інтегральних мікросхемах.

Для групи нелінійних НП резисторів, навпаки, характерна сильна залежність їх електричних характеристик від зовнішніх факторів. Так, характеристики терморезисторів суттєво залежать від температури, характеристики тензорезисторів - від механічних деформацій, варисторів – від прикладеної напруги.

Тип резисторів	Умовне позначення
Лінійний резистор
Варистор
Терморезистори: термістори, позистори
Тензорезистори
Фоторезистори

Варистори

Варистор - це НП резистор, опір якого залежить від прикладеної напруги та, який має нелінійну симетричну вольт - амперну характеристику (ВАХ).

Варистори виготовлюють методом керамічної технології - шляхом високотемпературного обпалювання заготовки з порошкоподібного карбіду кремнію SiC із в’яжучою речовиною, в якості котрої використовують глину.

Конструктивно варистори оформляються в вигляді стержнів або дисків.

Нелінійність ВАХ варисторів обумовлена явищами на точкових контактах між кристалами карбіду кремнію: збільшення в сильних електричних полях провідності поверхневих потенціальних бар’єрів (при малих напругах) та збільшення провідності точкових контактів між кристалами через нагрівання в зв’язку с виділенням на контактах потужності (при великих напругах на варисторі).

Оскільки товщина поверхневих потенціальних бар’єрів на кристалах карбіду кремнію мала, там можуть виникати сильні електричні поля навіть при малих напругах на варисторі, що приводить до тунелювання носіїв заряду через потенційні бар’єр. Таким чином, при малих напругах на варисторі нелінійність ВАХ зв’язана с залежністю провідності поверхневих потенціальних бар’єрів від величини напруги.

При великих напругах на варисторі та відповідно, при великих стумах, які протікають через варистор, щільність струму в точкових контактах виявляється дуже великою. Вся напруга, прикладена до варистора, падає на точкових контактах. Тому питома потужність (потужність в одиниці об’єму), що виділяється в точкових контактах призводить до зменшення загального опору варистора та нелінійності ВАХ.

Основні параметри варисторів:

1. Коефіцієнт нелінійності, визначається як відношення опору постійному струмові (статичного) R до опору змінному струмові (диференційному) r:

де U та I - напруга та струм варистора.

Для різних типів варисторів  = 2…6;

2. Максимальна допустима напруга U_{max доп} (від десятків вольт до кількох кіловольт);

3. Номінальна потужність розсіювання Р_ном (1…3Вт);

4. Температурний коефіцієнт опору ТКС (в середньому 510^-3К^-);

5. максимальна робоча температура (60…70С).

Величина ТКС характеризує відносну зміну опору резистора при зміні температури на 1К.

Рисунок 1. ВАХ варистора

Область застосування варисторів: варистори можна застосовувати при постійному та змінному струм з частотою до кількох кілогерц. Вони використовуються для захисту від перевантажень за напругою, в стабілізаторах та обмежувачах напруги, в різних схемах автоматики.

Терморезистори

Терморезистори - це НП резистори, в яких використовується залежність електричного опору напівпровідника від температури.

Розрізняють два типа терморезисторів: термістор, опір якого с ростом температури падає (з від’ємним температурним коефіцієнтом опору ТКС), та позистор, у якого опір із підвищенняь температури збільшується (с додатнім ТКС).

В термісторах прямого підігріву опір змінюється або під впливом тепла, яке виділяєть в них при проходженні електричного струму, або в результаті зміни температури термістора при зміні теплового опромінення термістора (наприклад, при зміні температури оточуючого середовища).

Зменшення опору напівпровідника із підвищенням температури може бути обумовлено такими причинами - підвищенням концентрації носіїв заряду та підвищенням їх рухливості.

Основна частина термісторів, що випускається промисловістю, виготовлена з полікристалічних окисних напівпровідників - із оксидів металів.

Конструктивно термістори оформляють у вигляді: циліндрів, стержнів, дисків, пластин або бусинок та отримують методами керамічної технології, тобто шляхом обпалювання заготовок при високій температурі.

Матеріалом для виготовлення позисторів є титан - барієва кераміка с домішками рідкоземельних елементів. Такий матеріал має аномальну температурну залежність: у вузькому діапазоні температур (діапазоні температур вище точки Кюрі) його питомий опір збільшується на кілька порядків с підвищенням температури.

Конструктивно позистори оформляють аналогічно термісторам.

Основні параметри термісторів:

1. Номінальний опір - це его опір при певній температурі (як правило 20⁰С) (від кількох Ом до кількох кОм з допустимим відхиленням від номінального опору 5, 10 та 20%);

2. Температурний коефіцієнт опору терморезистора показує відносну зміну опору терморезистора при зміні температури на один градус:

Температурний коефіцієнт опору залежить від температури, тому його записують с індексом, який вказує температуру, при котрій має місце дане значення.

Значення ТКС при кімнатній температурі різних термісторів знаходяться в межах (0,8…6,0) 10^-2К^-1;

3. Максимально допустима температура - це температура, при якій ще не відбувається незворотних змін параметрів та характеристик терморезистора;

4. Допустима потужність розсіювання - це потужність, при якій терморезистор, що знаходиться в при температурі 20⁰С, розігрівається при проходженні струму до максимально допустимої температури;

5. Постійна часу терморезистора - це час, протягом якого температура терморезистора зменшується в е раз по відношенню до різниці температур терморезистора та оточуючого середовища (наприклад, при перенесенні терморезистора із повітряного середовища з t = 120⁰C в повітряне середовище з t = 20⁰C).

Теплова інерційність терморезистора, характеризуєма його постійною часу, визначається конструкцією та розмірами і залежить від теплопровідності середовища, в якій знаходиться терморезистор.

Для різних типів термісторов постійна часу лежить в межах від 0,5 до 140с.

Температурна характеристика терморезистора - це залежність його опору від температури.

Рисунок 2. Температурні характеристики

терморезисторів: 1 - термістор; 2 – позистор

Терморезистори (термістори та позистори) застосовують для температурної стабілізації режиму транзисторних підсилювачів, а також в різноманітних пристроях вимірювання, контролю та автоматики (регулювання температури, температурної та пожежної сигналізації та др.).