Задание и исходные данные

Задание 1. Снять по точкам статическую Вольтамперную характеристику (ВАХ) диода

Рис.1 (а,б)

1.1.Снять прямую ветвь ВАХ диода на основе кремния (1N914). Для ее измерения собрать схему (рис.1,а).

Табл.1

Табл.2

Последовательно устанавливая значения прямого тока Iпр диода, задаваемого током источника тока, равным: 0 – 10мА, запишите значения напряжения Unp и тока Iпр диода в табл.1.

1.2. Снять обратную ветвь ВАХ диода на основе кремния (1N914). Собрать схему (рис.1,б). Переверните диод. Последовательно устанавливая ЭДС источника равными 0 – 50 В, запишите значения тока I_обр и напряжения U_обр в табл.2.

1.3. По полученным данным постройте графики I_пр (U_np) и I_обр (U_обр).

1.4. Рассчитать дифференциальное сопротивление диода по графику прямой ветви ВАХ по формуле R_диф= ∆U/∆I│_Iпр=const, при Iпр = 8 мА. Проделайте ту же процедуру для Iпр = 4 мА, Iпр = 2 мА и Iпр =0.5 мА. Результаты расчетов запишите в отчет: R_диф= ∆U/∆I│_Iпр=8мА=__. Построить график зависимости R_диф= f (Iпр).

1.7. Исследовать статическую ВАХ диода на основе германия. Повторить пункты 1.1 – 1.6 для диода mbrd835.

Задание 2. Снять статическую вольтамперную характеристику (ВАХ) диода используя осциллограф

Это наиболее быстрый и удобный способ исследования ВАХ, непосредственно наблюдая ее на экране осциллографа.

2.1. Собрать схему, приведенную на рис.3.3.

2.2. Получить на экране осциллографа изображение ВАХ. Для этого: на выходе генератора установить треугольный сигнал с амплитудой 10В, частотой 10Гц и скважностью 50%.

Осциллограф поставить в режим В/А. При таком подключении координата точки луча по горизонтальной оси осциллографа будет пропорциональна напряжению, подаваемому на А-вход, а по вертикальной – току через диод. Поскольку напряжение в вольтах на резисторе 1 Ом численно равно току через диод в амперах (I=U/R=U/1=U), по вертикальной оси можно непосредственно считывать значения тока. Это и позволит получить вольтамперную характеристику непосредственно на экране осциллографа. Таким образом, ток и напряжение в каждой точке ВАХ вычисляются из соотношений: I = Y K_y.канВ, U= X K_y.канА, где Y, X &nb– координата точки луча, в делениях шкалы осциллографа; K_y.канА, K_y.канВ – масштабные множители осциллографа по оси Y каналов А и В, причем в размерности множителя канала В K_y.канВ 1мВ соответствует 1мА.

Подобрать значения K_y.канА, K_y.канВ так, чтобы луч не выходил за пределы экрана, а изображение ВАХ было по возможности максимальным. Осевые линии на сетке экрана совпадают с осями ВАХ

Контрольные вопросы:

1. Принцип действия полупроводникового диода.

2. Практическое применение диодов.

Содержание отчета

1. Наименование и цель работы

2. Схему исследования, порядок выполнения работы

3. Результаты измерений по каждому эксперименту.

4. ВАХ.

Литература

1. Немцов, М. В., М. Л. Немцова.Электротехника и электроника: учебник для среднего профессионального образования по техническим специальностям /- 6-е изд., стер. – Москва: Академия, 2013.
2. Синдеев Ю.Г. Электротехника с основами электроники: Учебное пособие для колледжей. – Ростов – на – Дону: Феникс, 2012. – 407с.

Лабораторная работа № 7

Тема: Снятие статических характеристик биполярного транзистора по схеме с ОБ

Цель: Экспериментальное исследование характеристик транзистора при включении по схеме с общей базой.

Порядок выполнения работы

Теоретические сведения

Основными вольтамперными характеристиками транзистора являются входная и выходная характеристики.

Зависимость U_вх =f₁(I_вх)|_{Uвых =const} – называют входной статической вольт–амперной характеристикой (ВАХ), а зависимость I_вых=f₂(U_вых) f_{Iвх =const} выходной статической ВАХ. ВАХ снимают в режиме по постоянному току и представляют собой зависимости постоянных токов и напряжений. Характеристики транзистора зависят от схемы его включения.

Для транзистора включенного по схеме с ОБ это будут соответственно зависимости:

Характеристики обычно снимаются при нескольких различных постоянных значениях I_э и U_кб. При этом получаются семейства статических входных и выходных характеристик, которые представлены на рис. 1 а, б.

Рис.1 Входные (а) и выходные характеристики

Входной характеристикой для схемы с ОБ является зависимость напряжения U_эб от входного тока I_э при фиксированном U_кб (рис.1а). Эта характеристика подобна обычной характеристике полупроводникового диода смещенного в прямом направлении. При подаче положительного коллекторного напряжения U_кб>0 характеристика смещается влево. Это свидетельствует о наличии в транзисторе внутренней обратной связи, возникающей по ряду причин. Например, увеличение коллекторного напряжения вызывает уменьшение толщины базы, из-за чего увеличивается градиент концентрации основных носителей, что вызывает увеличение тока эмиттера и веерообразное смещение входных характеристик влево.

Выходная характеристика для схемы с ОБ (рис.1б) выражает зависимость тока коллектора I_к =f₂(U_кб) при заданных входных токах I_э. Как видно из рис.1б при U_кб=0 ток коллектора I_к ¹ 0, т.к. основные носители области эмиттера, инжектированные в базу, дрейфуют через коллекторный p-n-переход в область коллектора. Ток коллектора I_к (ток неосновных носителей) исчезает (обращается в ноль) только при некотором напряжение обратной полярности (при прямом смещении коллекторного перехода).

Незначительный наклон выходных характеристик указывает на высокое омическое сопротивление коллекторного перехода в закрытом состоянии, достигающий десятков и даже сотен кОм.

Для снятия статических характеристик транзистора с ОБ используется измерительная схема. Эмиттер питается от регулируемого источника тока Iэ (отрицательной полярности), а на коллектор напряжение подается от регулируемого источника напряжения U_к, причем напряжение должно регулироваться в диапазоне от –1В до +10В, т.к. падающая часть выходной характеристики (режим насыщения транзистора), заходит в область отрицательных коллекторных напряжений (рис.4б).