Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Практикум по радиоэлектронике

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

08.09.2026

Размер:

2 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 56 / 116 7 8 9 10 11 > Следующая >>>

нию электрического пробоя р-n перехода. Суть лавинного пробоя состоит в том, что носители заряда, разогнавшись в сильном электрическом поле, могут приобрести энергию, достаточную для ионизации атомов полупроводника, то есть для образования новых носителей заряда. В итоге происходит лавинное умножение количества свободных носителей заряда, и ток резко увеличивается при незначительном изменении обратного напряжения. Следует отметить, что состояние электрического пробоя может быть рабочим режимом. Именно в этом режиме работают специальные полупроводниковые диоды – стабилитроны, предназначенные для стабилизации напряжения. Как следует из графика, напряжение на диоде в области электрического пробоя слабо зависит от изменения тока в большом диапазоне. Однако с увеличением обратного тока увеличивается количество тепла, выделяемого на переходе. При значении тока, выше некоторого, допустимого для данного типа диодов, наступает тепловой пробой (участок 4, рис. 3.2), который приводит к разрушению р-n перехода.

Практическая часть работы

Задание 1. Снятие статической характеристики диодов Д9,

Д226 и стабилитрона Д814А.

1. Соберите схему, соответствующую рис. 3.3.

Рис. 3.3. Схема установки для снятия статической вольт-амперной

характеристики диода при прямом смещении

Для этого: установите, соблюдая полярность, диод Д9 на

панель; к клеммам Х5 и Х6 для измерения напряжения

подключите вольтметр с высоким входным сопротивлением к клеммам ХЗ и Х4, подключите АВМ1 для измерения тока; в качестве источника питания используйте ГТ подключив его к клеммам XI и Х2.

2. Снимите по точкам прямую ветвь ВАХ диода Д9, измеряя напряжения на диоде, соответствующие точкам, указанным в табл. 3.1 и заполните ее.

3. Замените диод Д9 диодом Д226. Проделайте измерения, аналогичные измерениям пункта 2 и заполните таблицу, аналогичную табл. 3.1.

4. Замените диод Д226 диодом Д814А. Снимите прямую ветвь ВАХ этого диода и заполните таблицу, аналогичную табл. 3.1.

Таблица 3.1

Зависимость

Ig, мА 0 0,5 1 2 3 4 5 6 8 9

Ug, В

Ig = φ(Ug)

Задание 2. Исследование ВАХ диодов Д9, Д226, Д814 при

обратной полярности напряжения.

1. Выключите стенд. Разберите схему, собранную ранее,

и соберите схему, соответствующую рис. 3.4. Для этого: установите на панель диод Д9; в качестве источника питания к клеммам X11 и X12 подключите источник напряжения ГН3, предварительно установив его ручку в крайнее левое положение.

Рис. 3.4. Схема установки для снятия ВАХ диода при обратном смещении

К клеммам X7 и X8 подключите выносной резистор 1 кОм, а к его клеммам – вольтметр с высоким входным сопротивлением. При этом ток диода будет определяться через падение напряжения на известном сопротивлении 1 кОм. Напряжение, измеренное в милливольтах (мВ), в этом случае будет соответствовать току диода в микроамперах (мкА). Для напряжения питания к клеммам X9 и Х10 подключите АВМ-2.

Включите стенд. Изменяя напряжение питания от 0 до 30 В с шагом 5 В, измеряйте значение тока диода и заполните табл. 3.2.

Таблица 3.2

Зависимость

Ig = φ(Ug)

Ug, В Ig, мкА U

= 1 кОм

0 5 10 30

2. Замените диод Д9 на Д226. Вместо резистора 1 кОм установите резистор 1МОм. При этом напряжение в вольтах (В), измеренное на этом резисторе, будет соответствовать току диода в мкА. Снимите аналогичную характеристику, изменяя напряжение от 0 до 90 В с шагом 10 В. Результаты занесите в табл. 3.3.

Таблица 3.3

Зависимость

Ug, В 0 10 20 30 90 I

, мкА

= 1 МОм

Ig = φ(Ug)

3. Замените диод Д226 на Д814А. Отключите выносной резистор. Снимите обратную ветвь ВАХ Д814А, подключив к клеммам Х9 и X10 вольтметр с высоким входным сопротивлением для измерения напряжения на диоде. К клеммам Х7 и Х8 подключите ABM-1 для измерения тока. В качестве источника питания в этом задании используется ГТ (подключается к клеммам X11 и X12). Изменяя ток, как указано в табл. 3.4, измерьте соответствующее значение напряжения.

Таблица 3.4

Зависимость

Ig, А 0 1 2 3 4 6 8 10 U

, В

Ig = φ(Ug)

Задание 3. Оформление работы.

1. Постройте ВАХ диодов.

2. Проведите кусочно-линейную аппроксимацию ВАХ

диодов Д9, Д226, Д814 А.

3. Выпишите из справочника основные параметры дио-

дов Д9, Д226, Д814 А.

Контрольные вопросы

1. Как образуется p-n переход?

2. Какой вид имеет ВАХ p-n переход?

3. Что такое барьерная емкость? Почему она нелинейна?

4. В чем отличие ВАХ реального диода от теоретической характеристики?

5. Можно ли эксплуатировать диод в области пробоя?

6. Как рассчитать по ВАХ статическое и дифференциальное сопротивление диода?

Лабораторная работа №4

Снятие и анализ характеристик

биполярного транзистора

Цель работы: снятие и исследование статических харак-

теристик и параметров биполярного транзистора при включении по схеме с общим эмиттером.

Оборудование:

1. Лабораторный стенд.

2. Вольтметры постоянного напряжения с высоким входным сопротивлением.

Рекомендуемая литература

Введение

Биполярный транзистор (БТ) представляет собой управляемый полупроводниковый прибор с двумя р-n переходами. Эти переходы получили название коллекторный и эмиттерный, в соответствии с областями транзистора. Средняя область – база может обладать как электронной, так и дырочной проводимостью; в соответствии с этим различают транзисторы р-n-р и n-p-n типа. В данной лабораторной работе исследуется биполярный транзистор MП16 р-n-р типа, но это не ограничивает работы, поскольку физика происходящих процессов в обоих типах транзисторов идентична.

В зависимости от полярности приложенных к переходам напряжений различают режимы работы биполярного транзистора (БТ). В активном, или усилительном режиме напряжение на эмиттерном переходе прямое, на коллекторном – обратное. В режиме насыщения оба перехода открыты, а в режиме отсечки – оба перехода заперты.

Принцип работы БТ основан на взаимодействии двух р-n переходов, которое возможно при малой толщине области базы, меньшей диффузионной длины неосновных носителей

: [1], [2].

заряда в ней. Концентрации основных носителей заряда

в эмиттере и коллекторе примерно одинаковы и значительно

превышают аналогичный показатель для базы. В активном

режиме эмиттерный переход открыт и наблюдается ток,

обусловленный переходом основных носителей. В р-n-р БТ

полный ток эмиттера i

составляющей тока i

и электронной составляющей i

в эмиттер). При этом i

представляет собой сумму дырочной

(инжекция дырок из эмиттера в базу)

>> i

(переход электронов из базы

из-за различия в концентраци-

ях. Инжектированные в область базы дырки являются не-

основными носителями заряда. Небольшая часть их реком-

бинирует в базе и создает ток базы i

. Основная часть дырок

диффундирует в область базы, достигает коллекторного

перехода и создает ток коллектора, поскольку электричес-

кое поле закрытого коллекторного перехода является

ускоряющим для неосновных носителей. Таким образом,

основным током в БТ является большой сквозной ток,

создаваемый потоком носителей из эмиттера в коллектор.

Причем, величиной этого тока можно управлять с помо-

щью малого тока базы или малого напряжения на откры-

том эмиттерном переходе; на этом основаны усилительные

свойства транзистора.

Взаимосвязь токов и напряжений электродов БТ обычно выражается семейством входных и выходных характеристик, которые представляют собой зависимости входных и выходных токов транзистора от соответствующих, напряжений. При включении транзистора по схеме с общим эмиттером (ОЭ) входные характеристики представляют собой зависимость тока базы от напряжения база-эмиттер i

= const (рис. 4.1). Обычно в справочной литературе

кэ

приводятся две кривые: при U

= 0 и Uкэ = –5 В, это свя-

кэ

б(Uбэ

) при

зано с тем, что при наличии запирающего напряжения на коллекторном переходе ток базы очень слабо зависит от конкретной величины этого напряжения. По сути, входная характеристика в схеме ОЭ представляет собой вольтамперную характеристику открытого эмиттерного перехода и по форме совпадает с прямой ветвью ВАХ диода. По входным характеристикам можно определить входное дифференциальное сопротивление транзистора в схеме ОЭ:

Рис. 4.1. Входные характеристики транзистора в схеме ОЭ

вх

бэ

=cons

кэ кэ

∆

бэ



∆

const

Выходные характеристики транзистора в схеме ОЭ пред-

ставляют собой семейство кривых i

), снятых при раз-

кэ(Uкэ

личных значениях тока базы (рис. 4.2). При малых значениях U

< Uбэ напряжение на коллекторном переходе будет от-

кэ

крывающим (U насыщения и ток коллектора сильно зависит от U перехода транзистора в активный режим (U

= Uкэ – Uбэ); транзистор работает в режиме

кб

> Uбэ) выходные

кэ

. После

кэ

характеристики транзистора имеют пологий вид. По характеру зависимости кривые в этой области повторяют обратную ветвь ВАХ диода.

Рис. 4.2. Выходные характеристики транзистора в схеме ОЭ

По сути семейство выходных характеристик БТ представляет собой набор ВАХ закрытого коллекторного перехода при различных уровнях инжекции неосновных носителей из эмиттера в базу.

По выходным характеристикам БТ в схеме ОЭ можно приближенно определить коэффициент передачи тока базы

∆∆i

β≈

=const

кэ

и выходное сопротивление транзистора

∆

вх

кэ

≈

∆

=const

Практическая часть работы

Задание 1. Исследование входных характеристик биполярного транзистора в схеме с общим эмиттером.

Рис. 4.3. Схема установки для снятия входных и выходных характеристик

БЭ

биполярного транзистора

КЭ

Соберите схему, соответствующую рис. 4.3. Для этого: установите транзистор МП16 к гнездам Х9 и X10 подключите ABM-1 лабораторного стенда для измерения напряжения коллектора U

; гнезда Х7 и Х8 соедините между собой пере-

кэ

мычкой; аналогично поступите с гнездами Х11 и Х12, для измерения напряжения базы U

подключите к гнездам Х5

бэ

и Х6 вольтметр постоянного напряжения с высоким входным сопротивлением, а для измерения тока базы – к клеммам X1

и Х2 прибор АВМ-2 лабораторного стенда, для подачи напряжения на базу транзистора к клеммам ХЗ и Х4 подключите источник тока ГТ, встроенный в стенд. Схема, собранная таким образом, обеспечивает возможность снятия входной характеристики при U

= 0.

кэ

1. Включите стенд. Изменяя с помощью ручек ГТ напря-

жение базы U

от 0 В до 0,15 В через 0,01 В, измеряйте ток

бэ

базы. Результаты измерений заносите в табл. 4.1.

Таблица 4.1

Uбэ, В i

, мкА

Зависимость

iб = φ(Uбэ) при Uкэ = 0

Внимание! Во избежание выхода из строя транзистора ток

базы не должен превышать величину 300 мкА!

2. Выключите стенд. Отключите перемычку, соединяющую X11 и X12. Подключите к этим клеммам источник напряжения ГН2. Включите стенд и ручками ГН2 установите напряжение коллектора U базы U

от 0 до 0,23 В, повторите измерения пункта 1.

бэ

= –5 В. Изменяя напряже ние

кэ

Результаты измерений занесите в таблицу, аналогичную табл. 4.1.

Таким образом, вы получите входную характеристику при

U = –5 В.

Задание 2. Исследование выходных характеристик бипо-

лярного транзистора в схеме с общим эмиттером.

Выключите стенд. Отключите перемычку, соединяющую

клеммы X7 и Х8. Для измерения тока базы i

подключите

к клеммам X1 и Х2 прибор АВМ-2, для измерения тока коллектора i измерения напряжения коллектора U

подключите к клеммам Х7 и Х8 прибор АВМ-1, для

подключите к клем-

кэ

мам Х9 и Х10 вольтметр постоянного напряжения с высоким входным сопротивлением, к клеммам ХЗ, Х4 подключите ГТ, встроенный в стенд, к клеммам X11 и Х12 подключите ГН2.

1. Включите стенд. Ручками ГТ добиться i

= 0 мкА. Из-

меняя с помощью источника напряжения ГН2 напряжение коллектора от 0 В до 10 В через 1 В, измеряйте ток коллекто-

поддерживая, iб = 0 мкА.

ра i

Таблица 4.2

Uкэ, В

, мА

Зависимость

iк = φ(

Uкэ) при iб = 0 мкА

2. Снимите выходную характеристику при iб = 50 мкА. Для этого включите стенд; с помощью ручек ГТ установи-

те ток базы i

= 50 мкА и проделайте измерения, аналогичные

пункту 1. Заполните таблицу, такую же как и табл. 4.2.

3. Аналогично пункту 2 снимите выходные характеристи-

ки при токах базы i

=100 мкА, iб = 150 мкА, iб = 200 мкА,

заполняя при этом таблицы аналогичные табл. 4.2. Стенд выключите.

Задание 3. Обработка данных эксперимента.

1. Постройте в одних осях входные, а в других осях выход-

ные характеристики транзистора.

2. Определите величину входного сопротивления транзис-

тора при U

= –5 В и iб = 150 мкА по входным характеристи-

кэ

кам транзистора.

3. Определите по выходным характеристикам при U

= –5 В:

кэ

а) значения коэффициента передачи тока базы β при

= 25 мкА, 75 мкА, 125 мкА;

б) значения выходного сопротивления r

при iб = 50 мкА,

вых

100 мкА, 150 мкА.

Контрольные вопросы

1. Поясните устройство и принцип работы биполярного

транзистора (БТ).

2. Нарисуйте различные схемы включения БТ.

3. Нарисуйте входные и выходные характеристики транзис-

тора для схемы с общим эмиттером и поясните их ход.

4. Назовите режимы работы транзистора в зависимости от

полярности приложенных к электродам напряжений.

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 56 / 116 7 8 9 10 11 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]