Обработка результатов эксперимента

1. Используя значения пределов измерения регистрирующих прибо­ров, значения токов и напряжений, выраженные в делениях шкал, перево­дят в абсолютные значения и заполняют правую часть таблицы 1.

Таблица 1

Таблица показаний вольтметра и амперметра

Таблица I заполняется с учетом того, что ток прямой ветви превы­шает ток обратной ветви в несколько сотен раз. Поэтому в левой части таблицы проставляются значения напряжений и токов в делениях шкал приборов, а затем, при заполнении правой половины таблицы, они пере считываются в действительные значения, с учетом положений переключа­телей шкал вольтметра и амперметра. В таблицу должны быть занесены данные не менее 5 измерений для каждой ветви.

2. По нескольким измерениям находят среднее значение токов ВАХ на прямой и обратной ветви.

3. Строятся вольт-амперные характеристики (ВАХ) германиевого и кремниевого диодов. При этом используются различные масштабы по оси тока для прямой и обратной ветви. По обратной ветви определяют ток на­сыщения. Так как обратный ток, хотя и слабо, но зависит от напряжения, в качестве i_s вычисляется среднее значение по обратной ветви характери

стики.

4. Теоретическая зависимость тока от напряжения на р-n переходе определяется формулой

средние токи

прямой и обратной ветвей ВАХ (см. Рис. 4). Для определения линейности ВАХ необходимо построить ее в логарифмических координатах по формуле

Угловой коэффициент линеаризованной

ВАХ равняется

Построить линеаризованную ВАХ германиевого и кремниевого дио­дов, определить угловой коэффициент и сравнить с теоретическим значе­нием.

Приборную погрешность дифференциального сопротивления рас­считать для каждой точки ВАХ по формуле:

Случайную погрешность диффиринциального сопротивления рассчитать для каждой точки ВАХ по формуле:

где I и U определяют по формулам арифметических средних значений.

Получить общую погрешность измерения по формуле

Высоту потенциального барьера р-n перехода, для обоих типов диодов, определяют по формуле

используя в качестве U_max максимальное значение напряжения ВАХ, соответствующей типу диода. По­грешность определения высоты потенциального барьера р-n перехода вы-

числяется на основании формулы

Все полученные результаты проверяются преподавателем, после че­го записываются в отчет по лабораторной работе.

Второе, дополнительное задание дает возможность изучения элек­тронного прибора с двумя р-n переходами. В зависимости от последова­тельности включения переходов транзисторы делятся на два типа: n-p-n и p-n-р (рис.7).

Стрелка обозначает эмиттер, а ее направление совпадает с направ­лением тока, условно принимаемым за положительное в нормальном ре­жиме работы. Базовый электрод является управляющим. Технологически он выполняется в виде очень тонкого слоя между эмиттерным и коллек­торным электродами. Механизм управления заключается в том, что при закрытом переходе база - эмиттер, ток источника не проходит в коллектор, при открытом переходе - наоборот. Источник поддерживает напряжение U_кэ между коллектором и эмиттером. Напряжение, приложенное к перехо­ду база-эмиттер называется напряжением смещения базы U_бэ . Если на­правление тока базы совпадает с направлением стрелки на рис.7 , базовый р-n переход открывается и электроны эмиттера притягиваются к базе. Так как толщина базы очень мала, большинство электронов свободно проходит на коллектор, который находится под положительным напряжением. Меж­ду коллектором и эмиттером протекает большой ток I_k, тогда как ток базы оказывается гораздо более слабым. Небольшие изменения тока базы, обу­словленные входным сигналом, вызывают сильные изменения тока кол­лектора I_К! и, следовательно, большие изменения в падении напряжения на выходном сопротивлении R. Таким образом, транзистор позволяет усили­вать слабые сигналы. Аналогично работает и n-p-nтранзистор, в котором вместо электронов происходит перемещение дырок.

Имеющийся в работе внутренний (рис.8) генератор на транзисторе позволяет исследовать зависимость амплитуды и частоты колебаний от параметров схемы автогенератора. Схема позволяет

изменить один из следующих параметров: напряжение источника питания, индуктивность колебательного контура, сопротивление резистора, емкость конденсатора, степень связи между коллекторной и базовой катушками. В работе, с помощью дополнительного осциллографа, можно зарегистриро­вать амплитуду и частоту колебаний в зависимости от выбранного пара­метра.

Автогенератор можно использовать как модулятор, для чего на об­мотку трансформатора Т подается внешнее напряжение U_Nна экране ос­циллографа наблюдается высокочастотное колебание с изменяющейся ам­плитудой.

Блок автогенератора на транзисторе расположен в середине верхней части передней панели установки. На панели размещается кнопка включе­ния модулятора - AM, ручка регулировки глубины модуляции, окно уста­новки частоты модуляции, два гнезда для подсоединения осциллографа. Верхнее служит для просмотра формы модулирующих колебаний, нижнее - для просмотра модулированных колебаний генератора. Для наблюдения формы модулированных колебаний используется осциллограф С-1-94, вы­даваемый лаборантом или преподавателем.

Принципиальная схема автогенератора на транзисторе (рис.8) реали­зована в едином блоке со схемой измерения ВАХ. Колебательный контур образуется индуктивностью L, емкостью С и активным сопротивлением R. Параметры колебательного контура подобраны таким образом, чтобы его собственная частота была примерно в 10 раз больше частоты модулирующего колебания U_M, которое подается в схему через низкочастотный трансформатор Т. При таких параметрах колебательного контура генера­тора на экране осциллографа при соответствующей развертке видны высо­кочастотные колебания с изменяющейся амплитудой.

Индуктивность L_c обеспечивает обратную связь контура и активного элемента генератора.