По Лабораторной Работе № 1. ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ

Отчёт

По Лабораторной Работе № 1

«ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ДИОДОВ И ПРОВЕРКА РАБОТОСПОСОБНОСТИ БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРОВ»

 

Выполнил студент группы 1ИБ110

Андреева И.Г.

 

 

Преподаватель: Кузьмин А.А.

 

Отметка о зачёте: ____________

 

Череповец 2012 г

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

1. Ознакомиться с основными типами и конструкцией полупроводниковых диодов.

2. Приобрести практические навыки в измерения характери­стик и основных параметров полупроводниковых диодов.

3. Приобрести навыки проверки работоспособности биполярных транзисторов и проведения простейших измерений.

 

ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ

 

В комплект лабораторной установки входят макет «Диоды и транзисторы», комбинированный электроизмерительный прибор (тестер) или вольтметр ВК7 – 9 (15), блок питания с регулируемым выходным напряжением 0 – 10 вольт. Схема макета функционально состоит из трех узлов:

узла для снятия прямой ветви вольт – амперной характеристики (ВАХ) германиевых и кремниевых диодов, рабочей ветви ВАХ стабилитронов и прямой ветви ВАХ туннельных диодов;

узла для проверки работоспособности и измерения коэффициента усиления по току в схеме с общим эмиттером маломощных биполярных транзисторов;

встроенного миллиамперметра с возможностью переключения пределов измерения от 150 (200) мкА до 150 (200) мА.

Узел для испытаний диодов (рис.1.7) содержит выпрямительные диоды (германиевый икремниевый), стабилитроны, туннельный диоды. С помощью тумблеров ВАРИАНТ имеется возможность выбора для проведения испытаний одного из двух типов диодов.

Последовательно с каждой парой диодом включен ограничительный резистор, исключающий выход из строя прибора при проведении испытаний, имеются коммутационные гнезда, позволяющие собрать схемы снятия ВАХ.

Для сборки схем измерения и подключения измерительных приборов имеется комплект коммутационных проводов со штекера­ми.

Испытательное напряжение в пределах от 0 до 10 вольт подается на узел снятия ВАХ диодов от блока питания через тумблер переключения ДИОДЫ- ТРАНЗИСТОРЫв положении ДИОДЫ.

Узел для испытания транзисторов (рис.1.8) имеет следующие основные элементы:

контактные панели для подключения маломощных транзисторов рпр и прп типов;

переключатель рпр - прп - для подачи питающих напряжений на выводы транзистора в зависимости от типа его проводимости;

переключатель I_К – I_Б - для коммутации гнезд подключения миллиамперметра в цепь базы или коллектора;

коммутационные гнезда, позволяющие собрать схемы измерения обратного тока эмиттерного и коллекторного переходов биполярного транзистора, начального тока коллектора, определения статического коэффициента усиления по току b;

резисторы: R1 – ограничительный в цепи базы биполярного транзистора; R2 – переменный, для установки требуемого значения тока базы; R3 – ограничительный в цепи коллектора.

Испытательное напряжение в пределах от 6 до 8 вольт подается от блока питания через тумблер переключения ДИОДЫ- ТРАНЗИСТОРЫв положении ТРАНЗИСТОРЫ. О подаче питающего напряжения на узел свидетельствует загорание светодиода.

Стабилизация напряжения, подаваемого на выводы транзистора, на уровне 3,3 В выполняется стабилитроном VD1 (КС133А).

 

 

Рис.1.7. Схема макета «Диоды»

 

Рис.1.9. Схема испытания кремниевого диода

Рис.1.10. Схема испытания германиевого диода

 

 

Рис.1.11. Схема испытания стабилитрона

Рис.1.12. Схема испытания туннельного диода

 

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

I. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЫПРЯМИТЕЛЬНЫХ ДИОДОВ

1. Подготовить тестер для измерения малых постоянных напряжений, для чего дисковый переключатель установить в положение НАПРЯЖЕНИЕ с пределом измерения 1 вольт, переключатель IUR - транзистор в положение IUR, переключатель «¾ ~ » в положение «¾». Состояние остальных органов управления не имеет значения.

При использовании вольтметра ВК7- 9 (15) необходимо проверить его работоспособность и подготовить к измерению постоянных напряжений:

- подключить шнур питания к сети переменного тока 220 В 50 Гц и нажать кнопку U⁺. При этом должна заго­реться лампочка СЕТЬ. Прогреть прибор в течение 5 минут.

- установить предел измерения 0,3 В;

- соединить накоротко гнезда ┴ и ±0_}3 …10;

- ручкой 0 установить стрелку индикатора на деление 0 шкалы 0-30.

При использовании мультимера необходимо подготовить его для измерения малых постоянных напряжений с пределом измерения 1 вольт.

2. Со стороны монтажа макета прочитать тип выпрямительных диодов и, пользуясь справочным листом, заполнить табл.1.1. (Вариант испытания определяет преподаватель).

Таблица 1.1

№ п/п	Параметры	Тип диода
Германиевый	Кремниевый
	Обозначение выпрямительного диода	ГД101А	КД209
	Постоянное прямое напряжение (Вольт) при максимальном прямом токе
	Среднее значение выпрямленного тока, мА		0.1
	Допустимое обратное напряжение, В
	Средний обратный ток, мкА

 

3. Собрать электрическую схему исследования прямой ветви вольт - амперной характеристики кремниевого диода (рис. 1.9) и предъявить для проверки преподавателю.

При подключении макета к блоку питания обратить внимание на полярность напряжения: КРАСНЫЙ ПРОВОД – «+», БЕЛЫЙ ПРОВОД «-». Тумблер ДИОДЫ- ТРАНЗИСТОРЫдолжен находится в положении ДИОДЫ.

При подключении миллиамперметра обязательно соблюдать указанную на схеме полярность. Установить переключатель ПРЕДЕЛЫИЗМЕРЕНИЯ миллиамперметра в положение, соответствующее максимальному пределу измерения тока (200 мА).

Установить ручку РЕГУЛИРОВКА НАПРЯЖЕНИЯ на блоке питания в крайнее левое положение (выходное напряжение блока равно нулю.

4. После проверки схемы преподавателем включить блок питания, установив тумблер СЕТЬ в верхнее положение. При этом должна загореться индикаторная лампочка. Вращая по часовой стрелке ручку РЕГУЛИРОВКА НАПРЯЖЕНИЯ, установить прямой ток диода I_пр - 150 мА, отсчитать напряжение по шкале измерительного прибора. Эти значения тока и напряжения на­нести в виде точки на график характеристики.

Затем, вращая ручку РЕГУЛИРОВКА НАПРЯЖЕНИЯ против часовой стрелки (уменьшая выходное напряжение блока питания) измерить и нанести на график напряжения при прямых токах в 100, 50, 40, 30, 25, 20, 15, 10, 5, 2, 0 миллиампер. Соединить плавной кри­вой эти точки.

Для уточнения хода характеристики измерить прямое напряже­ние и при других значениях тока.

5. Включить в схему германиевый диод. Для этого миллиамперметр подключить кгнездам 1, 3, а вольтметр – к гнездам 7, 10 (см. рис. 1.10)

6. По методике п.4 измерить и построить прямую ветвь вольт - амперной характеристики германиевого диода.

Регулятор напряжения на блоке питания установить в крайнее левое положение и установить тумблер СЕТЬ в нижнее положение. При этом гаснет индикаторная лампочка.

7. На линейных участках прямых ветвей вольт - амперных ха­рактеристик обоих диодов задаться одинаковыми изменениями то­ков (от 50 мА до 150 мА), определить соответствующие им измене­ния напряжений и по выражению (1,1) рассчитать дифференциаль­ные сопротивления германиевого и кремниевого диодов. Для расче­та сопротивлений диодов в прямом направлении постоянному току по выражению (1.3) задаться величиной прямого тока I₀ = 100 мА.

П. ИССЛЕДОВАНИЕ КРЕМНИЕВОГО СТАБИЛИТРОНА

1. Прочитать тип стабилитрона (со стороны монтажа макета) изаполнить графу «Справочные» табл. 1.2. Данные взять из справоч­ного листа.

Таблица 1.2 Основные электрические параметры кремниевого стабилитрона

№ п/п	Параметры	Тип диода
Справочные	Экспериментальные
	Напряжение стабилизации Вольт (при токе стабилизации =)	3,9
	Дифференциальное сопротивление,Ом
	Минимальный ток стабилизации, мА
	ТКН стабилизации, %/ град	-0,10	-0,10
	Изменение напряжения стабилизации через 1 мин прогрева, В

2. Собрать электрическую схему измерений (рис. 1.11). Преде­лы измерений миллиамперметра и вольтметра установить не менее максимальных значений тока и напряжения стабилизации. Предъя­вить схему для проверки преподавателю.

3. После проверки схемы на блоке питания установить ручки РЕГУЛИРОВКА в крайнее левое положение, тумблер СЕТЬ - в верхнее положение. При этом должна загореться индикаторная лампочка.

Изменяя напряжение на выходе выпрямителя ручкой РЕГУЛИРОВКА, установить ток, равный максимальному току стабилизации и провести отсчет напряжения. При этом надо учитывать, что до достижения пробоя стабилитрона ток практически отсутствует. Затем установить ток, равный минимальному току стабилизации и провести отсчет напряжения. Обе точки нанести на график и соединить отрезком прямой линии - рабочий участок харак­теристики.

Для более полного отражения измерить вольт - амперную харак­теристику, уменьшая ток до 1 -2 мА. Остальную часть характеристи­ки не снимать и не отражать на графике.

Примечания: 1. Чтобы избежать погрешностей измерений за счет самопрогрева стабилитрона время нахо­ждениястабилитрона под напряжением со­кратить до минимально-необходимого для снятия показаний прибора.

2. Для повышения точности измерения повто­рить после паузы, необходимой для остыва­ния стабилитрона.

4. На ВАХ стабилитрона показать изменения тока и напряжения, определить их и рассчитать величину дифференциального сопротивления (см. рис. 1.3).

Рассчитать средние значения напряжения стабилизации U_CT и тока I_СТ и показать их на графике характеристики (см. рис. 1,3.). Расчеты привести в отчете, результаты занести в табл. 1.2.

5. Определять знак ТКН. Для этого в течение одной минуты выдержать максимальное значение тока, и определить на какую ве­личину и в каком направлении изменилось напряжение стабилиза­ции. Выключить блок питания.

 

 

Вывод:

В ходе данной работы мы приобрели навыки проверки работоспособности биполярных транзисторов и проведения простейших измерений, практические навыки в измерениях характеристик и основных параметров полупроводниковых диодов, ознакомились с основными типами и конструкцией полупроводниковых диодов.