О бробка результатів експерименту
1. Побудувати вольт-амперну характеристику діода, вибравши мірило для зворотного струму у 1000 разів більше ніж для прямого. Указати на графіку одиниці вимірювання струму.
2. Визначити висоту потенціального бар'єра V ( напругу ) діода, провівши дотичну до гілки прямого струму у області великих струмів, де струм та напруга мають лінійний зв'язок, до перетину її з віссю напруг.
3. Визначити коефіцієнт випрямлення діода для різних напруг (див. Мал.___.
4. Проаналізуйте одержані результати і висновки запишіть до протоколу.
Контрольні запитання.
1. Докладно розповісти про явища, що призводять до односторонньої провідності напівпровідникового діода.
2. Дати визначення коефіцієнта випрямлення та потенціального бар’єра.
ВИВЧЕННЯ СТАТИЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ТРАНЗИСТОРА
Мета роботи
виміряти струм та побудувати вхідні та вихідні статичні вольт-амперні характеристики транзистора.
Прилади та обладнання
напівпровідниковий транзистор, джерело напруги 4 В, міліамперметр, вольтметр, реостати.
Коротка теорія
1
.
Призначення та будова напівпровідникового
транзистора.
Призначення транзистора: лінійно (без спотворення) підсилити вхідний змінний сигнал Uвх по напрузі до Uвих та потужності до Pвих на рівні сталої напруги зміщення Uб-к. Увімкнення транзистора як підсилювача можна розглянути за схемою зі спільною базою, представленою на малюнку, де
змінні
напруги на вході та виході транзистора;
сталі
напруги зміщення на вході та виході
транзистора;
опір
переходів емітер база та база колектор;
зовнішні
опори на вході та виході транзистора;
густини
струму переходів е-б та б-к. Транзистор
виконано на основі германію Ge
з
акцепторною домішкою В (n- н/п)
та донорною домішкою фосфору Р (р-н/п).
Транзистор має три елементи: емітер, базу та колектор. Він виготовляється на основі одного напівпровідникового кристала з провідністю p-n-p або n-p-n, відповідно. Об'єм бази набагато менший об'єму емітера та колектора, і, в першому наближенні, внеском носіїв струму бази у струм між емітером та базою можна знехтувати, тобто можна вважати, що цей струм створюється лише за рахунок носіїв струму емітера.
2. Принцип роботи напівпровідникового транзистора
Через р-n контакт може проходити струм лише одного напрямку. Тому
для підсилення вхідного змінного струму в обох напрямках, включаються відповідні постійні напруги зміщення: на вході у транзистор (Рис.2) буде напруга Uз,е-б від джерела постійного струму, яка модулюється напругою вхідного сигналу Uвх (остання накладається на напругу зміщення) , на виході транзистора (Рис.3) буде напруга Uз,к-б від джерела постійного струму, яка модулюється напругою вихідного сигналу Uвих.
На вході у транзистор напруга зміщення вмикається у прямому напрямкові, а на виході - у зворотному. Таке ввімкнення створює малий опір Rе-б на переході е-б і великий опір Rб-к на переході б-к, так, що Rе-б<<Rб-к. На вході транзистора підключається зовнішній опір Rвх, який за величиною близький Rе-б, а на виході Rвих, причому Rвих ~ Rб-к. . Таке ввімкнення зумовлює лінійність підсилення і при цьому Rвих/Rвх>>1. При підключенні напруг зміщення у переході е-б виникне струм je-б , створений вільними електронами емітера та дірками бази. Проте діроковим струмом можна знехтувати, тому що дірок значно менше ніж електронів, як це передбачено конструкцією транзистора: об’єм бази значно менший від об’єму емітера. Електрони емітера проходять в область бази, практично не зменшуючись числом за рахунок рекомбінації з дірками бази і потрапляють у прискорююче поле напруги зміщення на переході б-к. Таким чином, при зворотному включенні напруги зміщення на переході б-к виникає колекторний струм jб-к, причому,
практично jб-к = je-б = jе-к, де jе-к - струм переходу емітер-колектор.
Зробимо оцінку величини вихідних напруг та потужностей у порівнянні з вхідними. За законом Ома
Uвих= ІвихRвих , Івх=Uвх/Rвх, але Івих=Івх, тому Uвих/Uвх>>1.
Потужність струму Р=ІU, а тому
Pвих/Pвх=ІвихUвих/ІвхUвх=Rвих/Rвх>>1
З цих оцінок видно, що у транзисторі відбувається підсилення вхідного сигналу по напрузі й потужності.