Határozzuk meg a dióda helyesbítési koefficiensét a (7
7.5 Kérdések tesztelése
1 Mi a félvezető?
2 Melyek a szilárd anyagok zenekarelméletének főbb rendelkezései és hogyan magyarázza a kristályos testek vezetőkre, félvezetőkre és dielektrikákra való felosztását?
3 Mi a belső és a szennyező félvezető? Milyen szennyeződések vannak? Mi a p- és p-típusú félvezető és mi az elektromos vezetőképességük mechanizmusa? Mi határozza meg az elektromos vezetőképességüket?
4 Mi a pn összeköttetés és mi a mechanizmus a kettős elektromos réteg kialakítására?
5 Mi a gátréteg és mi a tulajdonsága? Magyarázd el a pn csomópont nagy ellenállásának jellegét.
6 Mi a lényeges különbség a két fém és a p # 8209 kapcsolat között? # 8209; átmenet?
7 Hogyan magyarázható a pn csomópont kiegyenlítő hatása? Ismertesse a pn csomópont hatását előre és hátra.
8 Mutassa be a váltakozó áramú diódák helyesbítésének és kimutatásának elvét.
9 Milyen előnyei és hátrányai vannak a félvezető diódáknak a vákuumdiódával szemben? Mi a hősugárzó funkciója?
Laboratóriumi munka № 84
A tranzisztor működésének vizsgálata
A munka célja: megismerni a készüléket és a tranzisztor elvét, meghatározza a tranzisztor nyereségét. Határozza meg a kollektor visszatérő áramát.
8.1 Rövid elméleti információk
A tranzisztorokat (félvezető triódákat) olyan félvezető eszközöknek nevezik, amelyek az elektromos áram paramétereinek ingadozásait erősítik és generálják. Ez egy félvezető kristály, melynek három különböző szennyezőanyag-vezetőképességű régiója van, és két ellentétes pn csomópontot képez, amelyek egy strukturálisan vékony résen keresztül kapcsolódnak. Ennek megfelelően a külső rétegek elektromos vezetőképességének típusától függően megkülönböztethetők a p-n-p típusú (8. ábra a) és n-p-n típusú tranzisztorai (8.1, b ábra). Az egyik csomópontot az emittercsatlakozónak nevezik, vagy csak az emitternek (E a 8.1. Ábrán), a második egy kollektor vagy kollektor (K a 8.1. Ábrán). A fémelektródákat forrasztják mindegyik régióba, hogy a készüléket elektromos áramkörbe kapcsolják.
Az alábbiakban az 1. ábrán látható. 8.1 Az egyes ábrákon belül bemutatjuk a megfelelő tranzisztorok elektromos áramkörök szimbolikus jelölését.
A tranzisztor erősítő hatásának elve a következő. Erősített jel Uin (ábra. 8.2) jut a kibocsátó csomópont, ahol a külső feszültségforrás EB szereplő előre (forward) irányban, és kis feszültség változások jelentős változásokhoz vezethet az emitter áramot. A kollektor-átmenetben a BC áramforrás be van kapcsolva a stop (hátra) irányba, és ideális esetben a áramkör áramának hiányában kell lennie az emitter áram jelenléte nélkül. Mivel azonban az a tény, hogy az alap vékony, a méretei nem haladják meg a szokásos tranzisztorok 0,025 mm, ami sokszor kisebb, mint a diffúziós hossza hordozók, a hordozókat belépő az alap, nem időben újraegyesítése, és hozzon létre, ezáltal az adó jelenlegi és a csapdába a gyűjtő elektromos mezője # 8209; n # 8209; átmenet. Az átmenet elektromos mezője mindig úgy van irányítva, hogy megkönnyítse a bázisba belépő aktuális hordozók elfogását (lásd a 8.2. Ábrát). A kollektor áramkörben BC áramforrást helyeznek. melynek energiája miatt a jel erősödik.
A gyűjtőben (98-99% -ban) fogadott fő hordozók ezt az áramforrást rögzítik, és nagy áramterhelési ellenálláson keresztül áramot generálnak. ami a feszültségbemenet jelének növekedéséhez vezet (lásd a 8.2. ábrát).
A tranzisztor folyamatainak fenti ábrája vázlatos. A szennyező félvezető vezetőképességét létezik a háttérben az alapvető vezetőképessége a bázis kristály, azaz germánium, szilikon, amely, hogy egy vegyes típusú vezetőképesség, kellékek együtt többségi töltéshordozók és kisebbségi aktuális. Belső elektromos tér p # 8209; n átmenetek, mozgásának megakadályozására a fő hordozója a szennyező félvezető, elősegíti mozgását kisebbségi töltéshordozók a vezetési sávban az ellenkező szennyező - # 8209 p, p a visszirányú áram átmenetek. A fordított áramerősség, amely milliószor kisebb, mint az egyenáram, még mindig nehézséget okoz az eszközök működésében. Különösen, mivel a nagy fajlagos ellenállású p # 8209; pn átmenetet reverz aktuális bekövetkezik felesleges kristály fűtés és hogy növelje a belső vezetőképességét.
Megfelelően magas hőmérsékleten, amikor a szennyező centrumok kimerültek (lásd a 4.1. Pontot), az előremenő és a visszirányú áramok gyakorlatilag kiegyensúlyozottak, és a pn szakaszok eltűnnek, a készülék meghibásodik. A tranzisztorok hőmérsékleti rendjének betartásához azokat a hőcserélő lemezre kell felszerelni, amely része a készülék hősugárzójának. Ez szükségtelen energiaveszteséghez vezet, és növeli a készülék méreteit, és így a teljes eszközt, ahol a tranzisztort használják. A félvezető triódák komoly hátránya, hogy normál működésük csak viszonylag keskeny hőmérsékleti tartományban lehetséges. A germánium esetében a belső vezetőképességre való átmenet hőmérséklete 100 ° C. Ezen a hőmérsékleten a belső vezetőképesség élesen nő, és a jelenlegi áramlások ellenőrzése lehetetlenné válik. Emiatt a germánium tranzisztorok felső határának értéke nem magasabb, mint 55 ... 75 ° С.
Alacsony hőmérsékleten a hőmozgás energiája nem elegendő ahhoz, hogy ionizálja a szükséges mennyiségű szennyeződést, és átadja őket a vezető sávnak. Ez a készülék ellenállásának erőteljes növekedéséhez és működési módjának megsértéséhez vezet. A hagyományos félvezető triódák esetében az üzemi hőmérsékletek alsó határa eléri # 8209; 55 ° C Azonban tranzisztorok számos előnnyel rendelkeznek, például a lámpa triódák alkalmazott tranzisztorok: ezek a kompakt, Radiant, fogyaszt kevés energiát, mechanikai igénybevételnek ellenálló, hogy határozza meg a széles körben használják a rádiót, TV-t és az elektronika.
A tranzisztorok által létrehozott feszültség- és teljesítményerősítést saját tulajdonságaik határozzák meg, de az elektronikus áramkörök áramkörének paramétereitől is függnek.
Attól függően, hogy az elektródák közül melyik jellemző a bemeneti és kimeneti jelekre, három fő áramkör van a tranzisztorok bekapcsolásához.
a) Közös alapú rendszer. Egy közös alaptal ellátott áramkörben (8.3. Ábra) a bemeneti jel az emitter és az alap között működik. A bemeneti áram az emitteráram, és a kimeneti áram a kollektoráram. Mivel az emitteráram nagyobb, mint a kollektoráram, nincs áramamplifikáció. Jelenlegi nyereség
Ez az áramkör csak feszültséggel és erővel erősíti meg, és kis bemenettel és nagy kimeneti ellenállással rendelkezik.
b) Diagram közös emitterrel. Egy közös emitter áramkörben a bemeneti jel a bázis és az emitter között működik (8.4 ábra), és a terhelés a kollektor és az emitter között kapcsolódik. A bemenet az alapáram, és a kimeneti áram a kollektoráram. Ez az áramkör erősíti mind az áramot, mind a feszültséget. A bemeneti és kimeneti impedanciái nagyok.
Jelenlegi nyereség # 946; Ezt a sémát a statikus volt-amper tulajdonságok családjából határozzák meg, vagyis az IK kollektoráram függését az emitter és az UKE kollektor közötti feszültségre az alapáram különböző rögzített értékeihez viszonyítva (8.5. Ábra):
Gain tényezők # 945; és # 946; kapcsolódnak a kapcsolatok:
amelyek lehetővé teszik, hogy az egyik az egyik együttható értékével kiszámolja a másik értéket.
c) A rendszer közös kollektorral. A közös-kollektor (. 8.6 ábra), a bemeneti jelet a vezérlésére az emitter - bázis, áthaladva a terhelés RL, a terhelés maga össze van kötve az emitter és a kollektor és a kimeneti ellenállás csak egy része a bemeneti. Ez azzal a ténnyel jár, hogy az áramkör feszültségnövekedése mindig kisebb, mint az egység. Az áramerősség jelenlegi nyeresége:
Ez az áramkör használható a kaszkádoknak, amelyek nagy kimeneti ellenállással és kis bemeneti ellenállással rendelkeznek.
A nem-csillapított elektromágneses rezgéseket elektromágneses oszcillációk generátorai hozták létre, amelyek önálló oszcilláló rendszerek.
Az 1. ábrán. A 8.7. Ábrán bemutatjuk az elektromágneses csillapítás nélküli oszcillációk generátorának sematikus ábráját. Az L1 R1 C oszcilláló áramkörben csillapodnak a szabad oszcillációk, amelyek frekvenciáját az áramkör paraméterei határozzák meg. Az áramkör energiáját visszaállítják a jelenlegi B forrásból egy visszacsatoló eszközön keresztül, amely például egy olyan tranzisztor, amelynek nyílását az L2 kapcsolótekercsben indukált EMF vezérli. A jelenlegi Bc forrás és az R bias ellenállás szabályozzák az áramkörben lévő veszteségek kompenzálásához szükséges energiamennyiséget (lásd a 8.7 b. Ábrát). Ha az R ellenállás helyett mikrofont vagy más eszközt használnak, az elektromágneses oszcilláció intenzitással, például hangzással (8.7. Ábra) módosul.
8.2. Kísérleti beállítás és módszer
A P201 tranzisztort, amely a rendszer szerint van bekapcsolva egy közös emitterrel (lásd 8.1, b). Ez egy p-p-p típusú germánium-tranzisztor. A tranzisztort a hűtőbordára szerelik fel a használati utasításban leírtak szerint.
A tranzisztor működésének vizsgálatához két gyakorlatot kell elvégezni. Az első gyakorlatban statikus volt-amper jellegzetességei (lásd 8.5 ábra). A jellemzők alapján a (8.2) képletek felhasználásával meghatározzuk az aktuális nyereséget b, és az aktuális átadási együtthatót a (8.3) képletből számítjuk ki. A jellemzők kialakításához egy kísérleti beállítást alkalmazunk, amelynek fő sémáját a 2. ábrán mutatjuk be. 8.8. A Tp tranzisztort az Is áramforrásból tápláljuk. Áramkör feszültség „kollektor-emitter” szabályozza reosztát, bejegyzett A program keretében P potenciométer Mért feszültség voltmérő V. A kollektor áramot mérjük milliammeter Mack. Az áramkör aktuális „emitter-bázis” (bázis áram) szabályozott ellenállásokat áruház M, amelynek három tíznapos sokszorozódással, rendre, '10, 000 Ohm, 000 Ohm, és „1” 100 Ohm. Az alapáramot az alap milliaméteres mAb mérik.
A második gyakorlat a kollektor visszatérő áramának mérésére szolgál, amelyhez egy berendezést alkalmaznak, amelynek áramköre a 3. ábrán látható. 8.9.
Az emitter ki van kapcsolva. Az alap pozitív potenciállal rendelkezik. Az "alap-kollektor" áramkörben lévő feszültséget egy P potenciométerrel szabályozzuk és egy V. voltmérővel mérjük. Az áramkör áramát egy mikroamperemérő mA mérésével határozzuk meg. Felhívjuk a figyelmet arra, hogy az összeköttetés polaritása az 1. gyakorlathoz képest (8.8. Ábra) fordított.
8.3.1. Gyakorlat 1. A tranzisztor működésének vizsgálata
A munka teljesítményének sorrendje
1 Szerelje össze a kísérleti beállítást a 2. ábrán látható módon. 8.7.
2 Az ellenállási tárolóban tegye a maximális ellenállást. A dekadensek fogantyúinak "9" helyzetben kell lenniük. Állítsa a potenciométert nulla helyzetbe. Hadd ellenőrizzem a tanár rendszerét.
3 Az ellenállási tároló decadális fogantyúinak helyzetének megváltoztatása, 1,0 mA alapáram elérése érdekében. Ha egy másik típusú tranzisztort vizsgálnak, az oktató más mérési paramétereket is jelez.
4 Kapcsolja be a berendezést, és növelje a feszültséget az 1 V potenciométeren keresztül, mérje meg a kollektor áramot. Az eredményeket a táblázat tartalmazza. 8.1. A mérések befejezése után fordítsa el a potenciométert.
3 Számítsa ki az értékeket (DIB) kl és (DIK) kl. ahol az indexek az alábbi értékeket veszik: k = 2, 3, 3; l = 1, 2, 1. Az eredményeket a táblázat tartalmazza. 8.2.
4 Számítsa ki a bkl értékét. képlet segítségével
Az eredményeket a táblázat tartalmazza. 8.2.
5 Határozzuk meg a b együttható átlagértékét aritmetikai átlagként:
ahol az N összegzési index megegyezik a mérés sorszámával.
6 Számítsd ki az abszolút hibákat Dbkl mérés b értékét és határozzuk meg azok átlagos értékét:
7 Határozza meg a mérés relatív hibáját:
8 Számítsa ki a (8.3) képlet szerinti együtthatót a középérték alkalmazásával .
9 Számítsa ki a hibát az a tényező meghatározásakor:
10 Írja be az a és b együtthatók mérési eredményeit a szabványos formában.
8.3.2. Gyakorlat 2. A kollektor visszatérő áramának meghatározása
1 Szerelje össze az elektromos vezetékeket az 1. ábra szerint. 8.8.
2 A tanár vagy a laboratóriumi asszisztens ellenőrzése után állítsa az UK = 5 V feszültséget a potenciométerrel, majd UK = 10 B segítségével, és mérje meg a kollektor visszatérő áramát. Az eredményeket a mérési naplóban rögzítik és az 1. gyakorlat eredményei alapján rögzítik.
8.4 Vizsgálati kérdések
1 Mi a tranzisztor? Nevezze meg a fő elemeit.
2 Melyek a tranzisztor működési elvei? Hogyan kapcsolódnak a jelenlegi áramforrások a tranzisztor emitter és kollektor áramkörökhöz?
3 Hol használják a tranzisztorokat és hogyan határozták meg széles körű használatukat? Melyek a tranzisztorok hátrányai?
4 Mi az oka a fordított áram létezésének a pn csomópontokban és mi a véleménye szerint a kollektor visszatérési áramának mérése?
5 Mit ér a tranzisztor nyeresége az áram, a feszültség, a teljesítmény függvényében? Milyen áramkörök kapcsolhatók át a tranzisztorokon, megnevezhet és adhat nekik egy jellemzőt?
6 Mi a tranzisztor áramfeszültség jellemzője, és miért nevezik statikusnak?
7 Hogyan tudom meghatározni az a és b aktuális nyereségeket?
8 Mi a tranzisztorok szerepe az öncsillapító rendszereknek az elcsúszatlan elektromágneses rezgések kialakulásában?
2 Epifanov TI Szilárdtestfizika. - M. Nauka, 1977. - 346 p.
3 Karyakin N.I. és mások: Gyors referenciakönyv a fizikáról. - M. Angol. Iskola, 1962. - 559 o.
ÁLTALÁNOS INFORMÁCIÓ. 3
1. Laboratóriumi munka № 62A sugár meghatározása
A lencse görbülete Newton gyűrűivel. 5
2. A 63. számú laboratóriumi munka hossza
fényhullám diffrakciós rácskal. 13
3. A 64. számú laboratóriumi munka
Malus és Brewster törvényei. 24
4. A 71. sz. Laboratóriumi munka
5. Laboratóriumi munka № 74 Tanulmány a munka
spektroszkópia és optikai spektrumok megfigyelése. 45
6. Elméleti információk, hogy
meg kell tanulnod végre
laboratóriumi munkák 83 és 84 .................. .57
7. 83. sz. Laboratóriumi munka A szerkezet felmérése és
A félvezető diódák működési elve ..................... .65
8. Laboratóriumi munka № 84 A munka tanulmányozása