Методические указания к лабораторным работам 1-4 по курсу «Электроника» для студентов направления 11.05.01 «Радиоэлектронные системы и комплексы». Краснов Р.П., Володько А.В

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»

Кафедра радиотехники

96-2017

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

клабораторным работам 1-4 по курсу «Электроника»

для студентов направления 11.05.01 «Радиоэлектронные системы и комплексы» направленности «Радиоэлектронные системы передачи информации» очной и

заочной форм обучения

Воронеж 2017

1

Составитель канд. техн. наук Р.П. Краснов УДК 621.396

ББК 32.85

Методические указания к лабораторным работам 1-4 по курсу «Электроника» для студентов направления 11.05.01 «Радиоэлектронные системы и комплексы» (направленность «Радиоэлектронные системы передачи информации») очной и заочной форм обучения / ФГБОУ ВО «Воронежский

В методических указаниях приводится описание лабораторных работ по дисциплине «Электроника» для студентов 2 курса очной и заочной форм обучения направления 11.05.01 ««Радиоэлектронные системы и комплексы». Каждая лабораторная работа снабжена краткими теоретическими сведениями и контрольными вопросами.

Табл. 4. Ил. 17. Библиогр.: 4 назв.

Рецензент канд. техн. наук, доц. А.В. Володько

Ответственный за выпуск зав. кафедрой канд. техн. наук, проф. Б.В. Матвеев

Печатается по решению учебно-методического совета Воронежского государственного технического университета

© ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет», 2017

2

При сборке измерительной схемы использовать только надежные клеммные и штепсельные соединения и соединительные провода. Основания клемм должны иметь надежную фиксацию в посадочные отверстия. Соединение и разъединение штепсельных разъемов должно осуществляться при отключенных источниках питания плавно и с небольшим усилием.

Только после тщательной проверки собранной измерительной схемы и с разрешения преподавателя или лаборанта можно включать тумблеры источников питания.

Электрическая схема собирается без установленной на панели ИМС. С помощью вольтметра выставляется необходимое напряжение питания. Затем при выключенном источнике питания производится установка разъема с микросхемой.

О всех замеченных технических неисправностях немедленно сообщать преподавателю или лаборанту

Запрещается в процессе измерений прикасаться к токоведущим элементам (клеммам).

Перед внесением изменений в схему необходимо выключить источники питания лабораторной установки.

После окончания измерений необходимо установить регуляторы напряжения всех источников питания в крайнее левое положение, выключить источники питания и другие приборы, обесточить измерительный стенд, разобрать измерительную схему, привести в порядок рабочее место.

Краткие сведения об учебном измерительном оборудовании

Для проведения учебной исследовательской работы в лаборатории электронных приборов используется стенд лабораторный универсальный типа СПЭ-8. Он предназначен для исследования полупроводниковых приборов в статическом режиме.

2

Для задания статических режимов полупроводниковых приборов и подключения дополнительного оборудования в стенде имеется пять источников питания.

Два источника стабилизированного постоянного напряжения, регулируемого в пределах 0...15В, с максимальным значением выходного тока 100 мА, при уровне пульсаций выходного напряжения не более 0,5%.

Источник переменного напряжения 12,6В частотой 50Гц; Два источника переменного напряжения 220В частотой

50Гц.

Для измерения тока, протекающего в цепях с исследуемыми приборами и напряжений на них, имеется шесть электроизмерительных приборов магнитоэлектрической системы.

Для проведения измерений при различных температурах используется нагреватель, устанавливаемый сверху на исследуемые приборы. Он подключается к источнику переменного напряжения 12.6В. Температура внутри нагревателя 60°С время нагрева рабочего объема - 5 минут.

Исследуемая схема собирается на макетной плате «Полупроводники-микросхемы», которая позволяет исследовать различные схемы, собранные на полупроводниковых приборах и ИС.

Макет выполнен в виде самостоятельного устройства настольного типа. Все органы управления и коммутации расположены на лицевой стороне панели макета. На левой и правой сторонах каркаса установлены по четыре пары гнезд Г4 и 116, соединенных между собой, для подключения радиоизмерительных приборов.

Одно- и двухполярное напряжение питания подводится к гнездам Г4, обозначенных на макете «+», « », «-». Индикация наличия напряжения осуществляется тумблером, обозначенным U, при этом загораются светодиоды. Дополнительное однополярное напряжение может быть также подведено к гнездам Г4, расположенным в правом верхнем

3

углу макета. Напряжение от генератора подводится к гнездам Г4 «Генератор».

Макет имеет набор постоянных и переменных резисторов, емкостей, диодов, стабилитронов, светодиодов, транзисторов, номиналы которых указаны на лицевой панели стенда.

К разъемам ХТ4, ХТ5, ХТ6, ХТ9, ХТ10 подключаются их ответные части с распаянными на них полупроводниковыми приборами и интегральными схемами. Сами разъемы распаяны на гнезда Г1-6, расположенные около них.

4

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1 Исследование ВАХ полупроводникового диода

Цели работы:

1.Углубление и расширение теоретических знаний по физическим основам полупроводниковой электроники и работы полупроводниковых диодов.

2.Знакомство с конструкцией выпрямительных диодов.

3.Освоение методики снятия вольтамперных характеристик (ΒΑΧ).

4.Освоение графоаналитического метода расчета основных статических параметров диодов.

Состав используемого оборудования:

1.Источники питания постоянного напряжения 0...15В.

2.Вольтметр постоянного напряжения.

3.Амперметр постоянного тока.

4.Макет «Полупроводники-микросхемы» с исследуемым диодом типа Д226.

5.Соединительные провода.

Подготовительное (домашнее) задание

1.Записать название, цель работы.

2.Изучить ΒΑΧ выпрямительного диода и основные статические характеристики.

Краткие теоретические сведения

Выпрямительным диодом называется полупроводниковый прибор, предназначенный для выпрямления переменного тока. По конструкции полупроводниковые диоды могут быть плоскостными и точечными.

Для плоскостного диода на базу накладывается материал акцепторной примеси и в вакуумной печи при высокой температуре (порядка 500 °С) происходит диффузия акцепторной примеси в базу диода, в результате чего образуется область p-типа проводимости и pn-переход большой

5

плоскости (отсюда название). Вывод от p-области называется анодом, а вывод от n-области – катодом (рис. 1.1 а).

а) б) Рис. 1.1. Конструкция плоскостного (а) и точечного (б)

диода

Большая плоскость pn - перехода плоскостных диодов позволяет им работать при больших прямых токах, но за счёт большой барьерной ёмкости они будут низкочастотными.

К базе точечного диода подводят вольфрамовую проволоку, легированную атомами акцепторной примеси, и через неё пропускают импульсы тока силой до 1А. В точке разогрева атомы акцепторной примеси переходят в базу, образуя p-область (рис. 1.1, б).

Получается pn-переход очень малой площади. За счёт этого точечные диоды будут высокочастотными, но могут работать лишь на малых прямых токах (десятки миллиампер).

Под ΒΑΧ выпрямительного диода понимают зависимость тока, протекающего через диод, от приложенного напряжения. ΒΑΧ диода (рис. 1.2) хорошо аппроксимируется выражением:

U pn

I I0 e T 1

где Upn - приложенное к переходу напряжение; φТ –тепловой потенциал (для Т=300К равный около 26 мВ); I0 - обратный (тепловой) ток.

6

указав пределы и полярность, измерительных приборов.

3. Собрать исследуемую схему для снятия прямой ΒΑΧ выпрямительного диода. Получив допуск у преподавателя или лаборанта, подать питание на лабораторный стенд. Снять по точкам прямую ветвь ΒΑΧ, занести результаты в табл. 1.1.

Рис. 1.3. Схема для снятия прямой ветви ΒΑΧ выпрямительного диода

4.Отключить питание лабораторного стенда.

5.Собрать исследуемую схему для снятия обратной ветви ΒΑΧ выпрямительного диода (рис. 1.4). Получив допуск у преподавателя или лаборанта, подать питание на лабораторный стенд. Снять по точкам прямую ветвь ΒΑΧ, занести результаты

втабл. 1.1.

Рис. 1.4. Схема для снятия обратной ветви ΒΑΧ выпрямительного диода

8