Порядок выполнения работы

1. Собрать электрическую цепь по схеме (Рис. 1), дать на проверку преподавателю.

2. Поставить переключатель в среднее положение, включить источник питания и установить по указанию преподавателя напряжение.

3. Установить переключатель в положение 1 (заряд), начать заряжать конденсатор. Через каждые 20 – 30 секунд записывать показания электростатического вольтметра V₂, подключенного к конденсатору. Для каждого опыта определить величину зарядного тока:

I = (U – U_c )/R.

Показания приборов и результаты вычислений записать в таблицу 1

 

 

Таблица 1. Результаты измерений и вычислений

№ опыта	t сек		U В	Uс В	I мкА
1 2 3 4 5 6 и т.д.

 

4. Построить графики зависимости I = f(t) и U_c = f(t)

5. Пользуясь графиком, определить постоянную времени τ. Для этого на кривой U_c = f(t) надо найти точку, ордината которой равна 0,63 U. Абсцисса этой точки в выбранном масштабе выражает постоянную времени.

6. Определить τ расчетом и сравнить полученные результаты.

7. Поставить переключатель в положение 2 (разряд) и произвести разрядку конденсатора, записывая показания вольтметра через каждые 20 – 30 секунд. Для каждого опыта вычислить величину разрядного тока                I = - Uc/R.

Показания приборов и результаты расчетов записать в таблицу 2.

Таблица 2. Результаты измерений и вычислений

№ опыта	t сек	U В	Uс В	I мкА
1 2 3 4 5 6 и т.д.

 

8. По полученным данным построить графики зависимости:

U = f(t), U_c = f(t).

9. Составить отчет о проделанной работе.

10. Ответить на контрольные вопросы:

· Что такое переходный процесс, когда он происходит?

· Почему конденсатор не пропускает постоянный ток, а при зарядке и разрядке его ток существует какое-то время?

· От чего зависит время заряда и разряда конденсатора?

· Что такое постоянная времени заряда и разряда конденсатора?

 

 

4.16.Технологическая карта-инструкция по выполнению лабораторной работы № 16 «Исследование полупроводниковых диодов»

Цель работы: Снятие и анализ вольтамперных характеристик (ВАХ) германиевого и кремниевого диодов; определение их параметров по характеристикам.

 

Приборы и оборудование:

1. Макет 

2. Источники питания: от 0-1 В; от 0 – 20 В.

3. Диоды: VD₁ тип Д220, VD₂ тип Д311.

4. Вольтметры РV₁ и РV₂.

5. Амперметры РА₁.

6. Проводники.

Схема опыта: Рис.1. Схема исследования полупроводниковых диодов

                                 

Порядок деятельности:

10. Зарисовать схему исследования, изображенную на рисунке 1. Выписать из справочника (3) параметры исследуемых диодов VD₁ типа Д220 и VD₂ типа Д311: U_пр, I_обр, I_прmax, U_обрmax.

11. Включить питание макета.

12. Снять прямые ветви ВАХ диодов. Для этого переключатель S₁ поставить в положение «вверх», а S₂ в положение 1 (включается VD₁). Потенциометром источника питания плавно изменять напряжение по РV₁ от 0 до 1 В. Следить за изменением прямого тока по РА₁. Предел измерения изменять по мере роста тока от «0,1 мА» до «0,1 А». Затем поставить S₂ в положение 2 и снять характеристику для VD₂, при этом напряжение изменять от 0 до 0,4 В. Результаты измерений занести в таблицу 1.

13. Снять обратные ветви ВАХ диодов. Для этого изменить полярность напряжения источника питания – поставить S₁ в положение «вниз». Поменять полярность включения приборов РV₁ и РV₂. Поочередно снять обратные ветви ВАХ диодов, изменяя напряжение источника питания по РV₁ от 0 до 30 В. Следить за изменением обратного тока по РА₁ – предел измерения «0,1 мА». Результаты измерений занести в таблицу 2.

14. По данным таблиц 1 и 2 построить ВАХ диодов в единых координатных осях.

15. По характеристикам определить для каждого диода параметры: U_пр и I_обр при определенных значениях U_пр и I_обр, указанных в справочнике.

16. Составить отчет:

Таблица 1 Результаты измерений – I_пр= f(U_пр)

Диод	Uпр, В	0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0
VD1	Iпр, мА
VD2	Iпр, мА

Таблица 1 Результаты измерений – I_обр= f(U_обр)

Диод	Uобр, В	0	4	8	12	16	20
VD1	Iобр, мА
VD2	Iобр, мА

 

Контрольные вопросы

· Что такое обеднённый слой и за счёт чего он образуется?

· Что необходимо приложить к диоду чтобы свободные электроны преодолели потенциальный барьер?

· К какому типу полупроводника подключается «+» и к какому «-» напряжения питания при прямом включении диода?

· Основное свойство выпрямительных диодов?

· До какого значения обратного напряжения ток утечки имеет практически постоянное значение?

· Что такое лавинный и тепловой пробой и чем они опасны для диода?

· Сравните германиевый и кремниевый диоды, используя их ВАХ.

· Перечислите основные параметры выпрямительных диодов?

 

4.17. Технологическая карта-инструкция по выполнению лабораторной работы № 17« Исследование стабилитрона»

 

Цель работы: снятие и анализ вольтамперной характеристики (ВАХ) полупроводникового стабилитрона; определение ВАХ его параметров.

Приборы и оборудование:

1. Стабилитрон КС133А.

2. Вольтметры РV₁ и РV₂.

3. Амперметр РА₁.

4. Макет исследование стабилитрона.

5. Проводники.

 

Схема опыта: Рис.1. Схема исследования стабилитрона

                                  

 

Порядок деятельности:

1. Зарисовать схему исследования, изображенную на рис. 1. Выписать из справочника (2) параметры стабилитрона типа КС133А: U_ст, R_ст, I_стmin, I_стmax.

2. Включить питание и приборы.

3. Снять обратную ветвь ВАХ стабилитрона I_ст= f(U_ст). для этого потенциометром источника питания изменять по РV₁ напряжение на входе от 0 до 20 В. Следить за изменением тока I_ст по РА₁, напряжения U_ст по РV₂. Результаты измерений занести в таблицу 1.

4. По данным таблицы 1 построить в координатных осях график ВАХ стабилитрона I_ст= f(U_ст).

5. Определить ВАХ параметры: U_стmin, U_стmax, I_стmin, I_стmax.

6. Рассчитать дифференциальное сопротивление стабилитрона:

r_ст =

7. Рассчитать ограничительное сопротивление R₁:

R₁ =

где U_вх = 20 В

U_ст = 3,35 В

I_стср =

8. Составить отчет.

Таблица 1 Результаты измерений - I_ст= f(U_ст)

Uвх, В	0	- 1	- 2	- 3	- 4	- 5	- 6	- 10	- 15	- 20
Uст, В
Iст, мА

 

 

Контрольные вопросы.

· Какой участок ВАХ стабилитрона является рабочим?

· Как изменяется напряжение стабилитрона при изменении протекающего через него тока?

·  Какие свойства стабилитрона оцениваются дифференциальным сопротивлением?

· Каковы основные параметры стабилитрона?

· С какой целью последовательно со стабилитроном включается ограничительное сопротивление?

 

4.18. Технологическая карта – инструкция по выполнению лабораторной работы № 18 «Исследование биполярного транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером»

Цель работы: снятие и анализ входных и выходных характеристик; определение по ним h-параметров.

Приборы и оборудование:

1. Транзистор VТ₁ типа МП42.

2. Резисторы R₁ и R₂.

3. Амперметр РА₁ и РА₂.

4. Вольтметры РV₁ и РV₂.

5. Проводники.

Схема опыта: Рис.1. Схема исследования транзистора.

Порядок деятельности:

1. Зарисовать схему исследования, изображенную на рис. 1. Выписать из справочника (2) параметры транзистора VТ₁ типа МП42: F_α, h_21оэ, U_кэmax, I_кmax Р_кmax.

2. Включить питание и приборы.

3. Снять входную статическую характеристику транзистора I_б= f(U_бэ) для двух значений U_кэ. Для этого установить необходимое значение U_кэ потенциометром R₂ по РV₂ и поддерживать его неизменным при снятии характеристики. Напряжение U_бэ изменять потенциометром R₁ по РV₁. Следить за изменением тока I_б по РА₁. Результаты измерений занести в таблицу 1.

4. Снять входную статическую характеристику транзистора I_к= f(U_кэ) для трех значений тока I_б. Для этого установить необходимое значение I_б потенциометром R₁ по РА₁ и поддерживать его неизменным при снятии характеристики. Напряжение U_кэ изменять потенциометром R₂ по РV₂. Следить за изменением тока I_к по РА₂. Результаты измерений занести в таблицу 2.

5. По данным таблиц 1 и 2 построить в координатных осях графики входных и выходных характеристик транзистора.

6. Выбрать рабочую точку на входных и выходных характеристиках.

7. Выполнить построения на входных и выходных характеристиках для определения h-параметров транзистора.

 Рассчитать по входным характеристикам h₁₁, h₁₂; по выходным h₂₁, h₂₂ по формулам:

h₁₁ = ; h₁₂ = ; h₂₁ = ; h₂₂ = .

8. Определить в рабочей точке электрические параметры: I_б0, I_к0, U_бэ0, U_кэ0.

9. Составить отчет.     

Таблица 1 Результаты измерений - I_б= f(U_бэ) при U_кэ   = const.

Uкэ = 0 В	Uбэ, B	0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5
	Iб, мA
Uкэ = 9 В	Uбэ, B
	Iб, мA

 

Таблица 2 Результаты измерений – I_к= f(U_кэ) при I_б = const.

Iб = 0,1 мA	Uкэ, B	0	2	4	6	8	10
	Iк, мA
Iб = 0,2 мA	Uкэ, B	0	2	4	6	8	10
	Iк, мA
Iб = 0,3 мA	Uкэ, B	0	2	4	6	8	10
	Iк, мA

 

Контрольные вопросы.

· Назовите особенности схемы включения с ОЭ.

· Почему h_21э значительно больше 1?

· Чем объяснить увеличение входного сопротивления транзистора в схемы с ОЭ.

· Какие параметры транзистора характеризуют его рабочую точку?

· Каков физический смысл h-параметров?

· Почему схема с ОЭ наиболее распространена?

 

 

4.19. Технологическая карта-инструкция по выполнению лабораторной работы     № 19 «Исследование полевого транзистора»

Цель работы: снятие и анализ вольтамперной характеристики транзистора; определение параметров.

 

Приборы и оборудование:

1. Транзистор VТ₁ типа КП103М.

2. Резисторы R₁ и R₂.

3. Амперметр РА₁ и РА₂.

4. Вольтметры РV₁ и РV₂.

5. Проводники.

 

Схема опыта: Рис.1. Схема исследования полевого транзистора.

Порядок деятельности:

1. Зарисовать схему исследования, изображенную на рис. 1. Выписать из справочника (2) параметры транзистора VТ₁ типа КП103М: S, I_снач, U_отс, U_{зи max}, U_{си max}, I_сmax Р_сmax.

2. Включить питание и приборы.

3. Снять стокозатворную характеристику транзистора I_с= f(U_зи) при U_си = const. Для этого потенциометром источника G₂ установить U_си = 7 В по РV₂ и поддерживать его неизменным при снятии характеристики. Напряжение U_зи изменять потенциометром G₁ по РV₁. Следить за изменением тока I_с по РА₁. Результаты измерений занести в таблицу 1.

4. Снять семейство стоковых характеристик транзистора I_с= f(U_си) для трех значений U_зи. Для этого установить необходимое значение U_зи потенциометром источника G₁ по РV₁ и поддерживать его неизменным при снятии характеристики. Напряжение U_си изменять потенциометром G₂ по РV₂. Следить за изменением тока I_с по РА₁. Результаты измерений занести в таблицу 2.

5. По данным таблиц 1 и 2 построить в координатных осях графики стокозатворной и стоковых характеристик.

6. Выполнить построение на характеристиках и рассчитать по стокозатворной характеристике крутизну

S = , при U_си = const;

По стоковым характеристикам выходное дифференциальное сопротивление

R_д = , при U_зи = const;

7. По стокозатворной характеристике определить напряжение отсечки U_отс.

8. Составить отчет

Таблица 1 Результаты измерений - I_с= f(U_зи) при U_зи = 7 В = const

Uзи, В	0	0,5	1,0	1,5	2,0	2,5	3,0	3,5
Iс, мА

 

Таблица 2 Результаты измерений - I_с= f(U_зи) при U_зи = const

Uзи = 0 В	Uси, В	0	1	2	3	4	5	6	7	8
	Iс, мА
Uзи = 1 В	Uси, В	0	1	2	3	4	5	6	7	8
	Iс, мА
Uзи = 2 В	Uси, В	0	1	2	3	4	5	6	7	8
	Iс, мА

 

Контрольные вопросы:

· Какие транзисторы называют полевыми?

· Чем объясняется высокое входное сопротивление полевых транзисторов?

· Чем отличается полевой транзистор от биполярного?

· Какой параметр определяет усилительные свойства полевого транзистора?

4.20. Технологическая карта-инструкция по выполнению лабораторной работы № 20 «Исследование тиристора»

Цель работы: снятие и анализ вольтамперной характеристики (ВАХ) тиристора; определение его параметров.

 

Приборы и оборудование:

 

1. Тиристор VS₁ типа 2У101А.

2. Резисторы R₁ и R₂.

3. Амперметр РА₁ и РА₂.

4. Вольтметры РV₁ и РV₂.

5. Проводники.

 

Схема опыта: Рис.1. Схема исследования тиристора.

 

Порядок деятельности:

1. Зарисовать схему исследования, изображенную на рис. 1. Выписать из справочника (2) параметры тиристора VS₁ типа 2У101А: I_{откр max}, I_{уд откр}, U_{вкл max}, U_{отс max}, I_{закр max}, U_{обр max}, t_вкл, t_выкл.

2. Включить питание и приборы.

3. Снять ВАХ тиристора при токе управления равном нулю. Для этого потенциометром источника G₁ по РА₁ установить I_у = 0. Напряжение между анодом и катодом изменять потенциометром источника G₂ по РV₁. Следить за изменением тока в цепи анода по РА₂. Обратить внимание на момент включения транзистора, при котором ток резко увеличивается, а напряжение между анодом и катодом уменьшается до значения близкого к 1 В. Результаты измерений занести в таблицу 1.

4. По данным таблицы 1 построить в координатных осях семейство ВАХ тиристора I_у = f(U) для трех значений тока управления.

5. Определить параметры тиристора по ВАХ для I_у = 0: U_{вкл max}, U_{отс max}, U_{вкл max}, U_{отс max}, I_{закр max}.

6. Составить отчет..

Таблица 1 Результаты измерений - I_у = f(U) при I_у = const

Iу = 0,0 мА		Iу = 0,1 мА		Iу = 0,2 мА
U, В	I, мА	U, В	I, мА	U, В	I, мА
0		0		0
50		50		50
100		100		100
*		*		*

 

* Напряжение изменять до включения тиристора

      

 

Контрольные вопросы:

· Почему тиристор является ключевым элементом?

· В чем преимущества тиристоров по сравнению с ключевыми элементами других типов?

· Каково назначение управляющего электрода тиристора?

· Сохранится ли открытое состояние тиристора при снятии сигнала управления?

· Назовите основные параметры тиристора