Снять обе ветви ВАХ диода (прямую и обратную) в программе моделирования Multisim. Для этого включить режим моделирования и изменять напряжение на диоде: клавишей «r » уменьшая, сочетанием «Shift »+«r » - увеличивая его. Величину напряжения снимать с вольтметра соответствующей схемы, величину тока - с амперметра. Показания приборов занести в таблицу. Выключить режим моделирования.
Расчетная часть
Построить характеристику диода. В точках, указанных преподавателем, произвести расчет дифференциального сопротивления методом треугольника и касательной: Ri= ΔUпр/ ΔIпр
Контрольные вопросы
1 Почему и до каких пределов Uпр прямая ветвь ВАХ нелинейная в нижней части?
2 Какие свойства p-n перехода используются в выпрямительных диодах?
3 Как определяется рабочий режим выпрямительного диода?
4 Чем отличаются кремниевые диоды от германиевых?
5 Что такое предельно допустимое обратное напряжение?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2
Исследование полупроводникового стабилитрона
Цель работы: исследовать работу полупроводникового (ПП) стабилитрона, изучить его ВАХ и рассчитать заданный параметр устройства.
Используемое оборудование:
– ПК, ПО Multisim
Краткие сведения
ПП стабилитрон – это кремниевый диод, работающий в режиме электрического пробоя и предназначенный для стабилизации напряжения. В нем используется свойство обратно включенного p-n перехода отраженное на ВАХ этого прибора.
При увеличении Uвх, сопротивление стабилитрона уменьшается, а ток, проходящий через него возрастает, напряжение на нем и на нагрузке почти не изменяется. Излишек напряжения гасится на балластном сопротивлении Rогр. С помощью Rогр подбирается режим работы стабилитрона.
Стабилизацию переменного напряжения можно получить при включении стабилитрона в прямом направлении, такой диод называется стабистором. Стабисторы отличаются от стабилитронов меньшим напряжением стабилизации.
При увеличении Uвх, сопротивление стабилитрона уменьшается, а ток, проходящий через него возрастает, напряжение на нем и на нагрузке почти не изменяется. Излишек напряжения гасится на балластном сопротивлении Rогр. С помощью Rогр подбирается режим работы стабилитрона.
Стабилизацию напряжения можно получить при включении стабилитрона в прямом направлении, такой диод называется стабистором. Стабисторы отличаются от стабилитронов меньшим напряжением стабилизации.
Вопросы допуска
1 Дайте определение полупроводникового стабилитрона.
2 Какова уникальная особенность стабилитрона?
3 Что определяет напряжение, при котором стабилитрон испытывает пробой?
4 Что определяет максимальный ток стабилизации стабилитрона?
5 В чем разница между максимальным током стабилизации и обратным током стабилизации?
6 Как можно температурно скомпенсировать стабилитрон?
Задание:
- провести исследование работы полупроводникового стабилитрона;
- построить ВАХ и сравнить ее с теоретической;
- определить рабочий участок характеристики;
- рассчитать напряжение стабилизации.
Содержание отчета
1 Название и цель работы.
2 
Принципиальна схема включения стабилитрона.
Рисунок 1 - Схема исследования полупроводникового стабилитрона
3 Таблица измерений
| %изменения Uвх | |||||||||
| Iст.мА | |||||||||
| Uст, В |
4 Графическая характеристика.
5 Расчетная часть.
Порядок выполнения работы
Снять ВАХ стабилитрона в программе моделирования Multisim. Для этого включить режим моделирования и изменять напряжение на стабилитроне: клавишей «r » уменьшая, сочетанием «Shift »+«r » - увеличивая его. Величину напряжения снимать с вольтметра Us, величину тока - с амперметра I. Показания приборов занести в таблицу. Выключить режим моделирования.
Расчетная часть
По полученным данным построить ВАХ Uст = f (Iст) графически определить Rст:
ΔUст
Rст =
ΔIст
Контрольные вопросы
1 В каком включении и какие свойства p-n перехода используются в стабилитроне?
2 Как происходит стабилизация напряжения в практических схемах?
3 Что называется напряжением стабилизации Uст.?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3
Исследование ВАХ биполярного транзистора в схеме с общей базой (ОБ)
Цель работы: Исследовать работу биполярного транзистора в схеме с ОБ с помощью измерительных приборов, построить его ВАХ и выполнить расчет заданных параметров.
Используемое оборудование:
– ПК, ПО Multisim
Краткие сведения
Биполярный транзистор (БТ) – ПП с двумя взаимодействующими переходами и тремя или более выводами, усилительные свойства которого обусловлены явлениями инжекции и экстракции неосновных носителей заряда.
Резкое увеличение диффузии основных носителей (ОН) через переход, при котором в каждую из областей вводятся дополнительные неосновные заряды (НЗ), являющиеся для нее неосновными носителями (НН), называется инжекцией (прямое включение p-n перехода).
Снижение диффузии ОН, при котором в каждую область вводится небольшое количество НЗ, являющиеся для нее ОН, называется экстракцией.
Биполярный транзистор представляет собой полупроводниковый кристалл, имеющий три области с чередующимся типом проводимости. Две крайние области имеют одинаковый тип проводимости, а средняя, находящаяся между ними, - противоположный.
Существуют транзисторы структур p-n-p и n-p-n.
Концентрация ОН в трех областях различна по своей величине. В соответствии с концентрацией ОН и процессами, происходящими в транзисторе, области называют эмиттер (Э), база (Б), коллектор (К), таким образом, создаются два p-n перехода: эмиттерный (ЭП) – между эмиттером и базой и коллекторный (КП) – между коллектором и базой.
При использовании транзисторов в качестве элементов схем к каждому его p-n переходу подключается внешнее постоянное напряжение, смещающее переход в том или ином направлении.
Имеются три основных режима работы транзисторов:
- активный, когда эмиттерный переход смещают в прямом направлении, а коллекторный – в обратном;
- насыщения, когда оба перехода смещены в прямом направлении;
- отсечки, когда оба перехода смещены в обратном направлении.
Между этими токами существуют следующие соотношения:
Iэ = Iк + Iб; Iб << Iк; Iэ = Iк.
При использовании транзисторов различают две электрические цепи: входная, в которую включается источник сигнала, и выходная, в которую включается нагрузка. Для получения двух замкнутых цепей при трех выводах транзистора один их этих выводов делают общим для входной и выходной цепей. Поэтому имеется три возможные схемы включения биполярного транзистора: с общим эмиттером (ОЭ), с общей базой (ОБ), с общим коллектором (ОК). Каждая из этих схем включения имеет свои особенности, достоинства и недостатки.
Схема с ОБ.
В этой схеме эмиттер является входным электродом, коллектор – выходным, а база общим, поэтому:
Iвх = Iэ; Iвых = Iк; Uвх = Uэб; Uвых = Uкб.
Учитывая, что Iэ – прямой ток и Iк = Iэ; Uэб – прямое напряжение;
Uкб – обратное напряжение, можно получить:
Коэффициент передачи по потоку Кт =Iк / Iэ< 1 = 0,95…0,99;
Коэффициент передачи по напряжению Кн = Uкб / Uэб - сотни раз;
Коэффициент передачи по мощности Км = К –сотни раз;
Входное сопротивление Rвх = Uэб / Iэ - единицы – десятки Ом.;
Выходное сопротивление Rвых = Uкб / Iк - десятки – сотни кОм.
Вывод. Схема с ОБ не дает усиления по току, имеет низкое входное и высокое выходное сопротивление, не меняет фазу входного напряжения.
Вопросы допуска:
1 Почему в схеме с ОБ ток коллектора почти не зависит от напряжения на коллекторе и остается почти равным току эмиттера даже при напряжении на коллекторе равном нулю?
2 Каков механизм влияния коллекторного напряжения на эмиттерную характеристику?
3 Что определяет режим работы транзистора?
4 Какие недостатки имеет схема с ОБ?
5 Что такое дифференциальный коэффициент передачи тока базы?
Задание:
- практически снять реальные входные и выходные вольт – амперные характеристики биполярного транзистора, включенного по схеме с общей базой;
- сравнить полученные ВАХ с теоретическими;
- произвести графический расчет h-параметров биполярного транзистора, включенного по схеме с общей базой.
Содержание отчета
1 Название и цель работы.
2 Схема электрическая принципиальная.
Рисунок 1. Схема исследования БТ, включенного по схеме с ОБ
3 Таблица 1-Снятие входных характеристик
| %изменения Uэб | ||||||||||||
| Uкб, 0В | Uэб, В | |||||||||||
| Iэ, мА | ||||||||||||
| Uкб »10В | Uэб, В | |||||||||||
| Iэ, мА | ||||||||||||
4. Таблица 2 –Снятие выходных характеристик
| % изменения Uкб | ||||||||||
| Uкб, В | ||||||||||
| Iэ (18%) | Iк, мА | |||||||||
| Iэ (19%) | Iк, мА | |||||||||
| Iэ (20%) | Iк, мА |
5 Графики входной и выходной характеристик транзистора.
6 Расчет h-параметров по ВАХ.