Министерство Образования Российской Федерации Пермский национальный исследовательский политехнический университет Кафедра Автоматики и Телемеханики

Лабораторная работа №1

«Исследование полупроводниковых диодов и триодов.»

Работу выполнили: студенты АУЦ-10

Рычин В.В.

Чураков Д.О. Работу проверил: ст. пр. Андреев Г.Я.

Пермь 2012

Цель работы: экспериментальные исследования статических и динамических характеристик и параметров диода. Получение опытным путём входных и выходных статических характеристик для схемы ОЭ и нахождение малосигнальных параметров по полученным экспериментальным данным.

Используемые приборы: амперметр, вольтметр, точечный диод, кремниевый стабилитрон, лабораторная установка.

Прямая ветвь:

Обратная ветвь:

Точечный диод

	прямая ветвь
Uа, В	0	0,21	0,2407	0,2613	0,289	0,293	0,3	0,3146	0,3207	0,3244
Iа, мА	0	2	4	6	8	10	12	14	16	18

	обратная ветвь
Uа, В	0	2	4	6	8	10	12	14	16	18
Iа,мкА	0	4,46	5,5	6,31	7,1	7,81	8,52	9,22	9,88	10,6

Расчет статистического и дифференциального сопротивления по ВАХ

Для прямой ветви:

Статическое сопротивление:

r₁=U₁/I₁=0.3244/(18*10^-3)=18.02 Ом

r₂=U₂/I₂=0.21/(2*10^-3)=105 Ом

Дифференциальное сопротивление:

R₁=dU_a/dI_a = (0.3244-0.289)/((18-8)*10^-3)=3.54 Ом

R₂=dU_a/dI_a = (0.289-0,21)/((8-2)*10^-3)=13.17 Ом

Для обратной ветви:

Статическое сопротивление:

r_a=U_a/I_a=18/(10.6*10^-6)=1.7*10⁶ Ом

Дифференциальное сопротивление:

R=dUa/dIa=(18-2)/((10.6-4.46)*10^-6)=2.61*10⁶ Ом

Кремниевый стабилитрон

	прямая ветвь
Uа, В	0	0,653	0,742	0,776	0,781	0,787	0,793	0,801	0,823	0,828
Iа, мА	0	2	4	6	8	10	12	14	16	18

	обратная ветвь
Uа, В	8,141	8,144	8,149	8,16	8,17	8,18	8,21	8,26	8,32	8,37	8,44	8,48
I а,мА	0,1	0,2	0,5	1	2	3	5	10	15	20	25	30

Расчет дифференциального и статического сопротивления по ВАХ:

Для прямой ветви:

r1=U1/I1=0.828/(18*10^-3)=46 Ом

r2=U2/I2=0.653/(2*10-3)=326.5 Ом

R=dUa/dIa=(0.828-0.653)/((18-2)*10^-3=10.94 Ом

Для обратной ветви в области пробоя:

r_a=U_a/I_a=8.149/(0.5*10^-3)=16298 Ом

R_a=dU_a/dI_a=8.149/(0.5*10^-3)=16298 Ом

Вывод: В лабораторной работе были измерены параметры кремниевого стабилитрона и точечного диода. По этим параметрам мы построили его вольтамперную характеристику и убедились, что стабилитрон отличается от точечного диода тем, что его рабочим участком является обратная ветвь в области пробоя. На обратной ветви при определённом напряжении (U=U_пр) наступает пробой и ток резко возрастает (по модулю).

Напряжение пробоя является напряжением стабилизации. Поэтому стабилитроны и используются для стабилизации переменного напряжения и для ограничения напряжения.

Схема ОЭ:

Выходные статические характеристики схемы ОЭ.

Uкэ, В		Iк, мА
	Iб=0 мА	Iб=0,05 мА	Iб=0,1 мА	Iб=0,15 мА	Iб=0,2 мА
0	0,008	0	0	0	0
0,5	0,032	0,079	0,0748	0,0732	0,635
2	0,043	1,3607	2,733	4,0534	5,925
4	0,0469	1,44	2,933	4,3811	6,23
6	0,0503	1,538	3,097	4,613	6,6
8	0,0527	1,6187	3,2409	4,828	6,93
10	0,0569	1,695	3,3796	5,107	7,23
12	0,0743	1,7599	3,5193	5,358	7,56
14	0,0788	1,844	3,667	5,589	7,86
16	0,099	1,9078	3,8343	5,85	8,26
18	0,105	1,9854	3,9914	6,131	8,67

Входные статические характеристики схемы ОЭ.

Uк=0 В		Uк= -5 В
Iб, мА	Uбэ, В		Iб, мА	Uбэ, В
0	0		0	0,05
0,05	0,08		0,05	0,15
0,1	0,10		0,1	0,17
0,15	0,12		0,15	0,17
0,2	0,13		0,2	0,18

По полученным данным построим вольтамперные характеристики:

I_б=0.2

I_б=0.15

I_б=0.1

I_б=0.05

I_б=0

U_к=-5

U_к=0

H-параметры:

U_к=-5 B

H₁₁=(0.18-0.15)/((0.2-0.05)*10^-3=200 Ом

I_б=0.15 mA

H₁₂=(0.17-0.12)/5=0.01

U_к=4 B

H₂₁=(6.23-2.933)/(0.2-0.1)=32.97

I_б=0.1 mA

H₂₂=(3.2409-2.733)*10^-3/(8-2)=0.08*10^-3 Ом^-1

H₁₁ выражает входное сопротивление при коротком замыкании на выходе цепи; Н₁₂ – коэффициент обратной связи по напряжению при холостом ходе на входе; Н₂₁ – коэффициент передачи тока в прямом направлении при коротком замыкании на выходе; Н₂₂ – выходная проводимость при холостом ходе на входе.

Вывод:

В лабораторной работе мы рассмотрели транзистор со схемой включения ОЭ.

Схема ОЭ имеет высокий коэффициент усиления по всем трем параметрам. Но очень плохие частотные свойства: V-предельная меньше в 10-100 раз, сложно использовать на высоких частотах, очень сильно зависит от температуры (характеристики и параметры). B таком усилителе ставится схема температурной стабилизации, несмотря на недостатки, это основная схема в усилителях и электронных ключах.