Транзистор в режиме диода

Равнозначна ли такая схема включения транзистора обычному диоду, или нет, а если нет — то почему?
Транзистор в режиме диода

Равнозначна.
На моей памяти применение в таком включении транзисторов П4хх в мостовых выпрямителях вместо мощных диодов.

Переход б-э эквивалентен у большинства кремниевых транзисторов стабилитрону с напряжением ст.

7,5v — Vб-э предельная.
Но у некоторых, напр.Кт209

60v. В некоторых схемах это используется, напр.Транзистор в режиме диода
Обсуждение здесь http://pro-radio.ru/power/2412-3/

Речь конкретно о представленной мной схеме, с нормальной величиной и полярностью питания, без превышения предельно-допустимых величин и выхода в нештатные режимы.

Неравнозначна, и об этом на лекциях по ТОЭ нам препод специально говорил. Ввиду такого специалитета я это запомнил, и попробую донести до вас.
Если бы тут был только переход БЭ, то да, это был бы только диод. Но базовый ток резко повышает проводимость коллекторного перехода. И результирующий ток более обеспечивается за счёт составляющей коллекторного тока, чем базовой (прикидочно в В раз). Это приводит к тому, что "пятка" прямой ветви ВАХ для транзистора имеет чуть меньшую величину, чем отдельно для перехода БЭ этого же транзистора. Кроме того, загиб ВАХ на этой пятке у транзистора более крутой (более резкий) — по той же причине. Что-то об этом есть в книжке Шило, ведь такое включение хорошо изучено, да и в схематике ИМС хорошо видно, что такое включение применяется чаще, чем чисто диодное.
Ну и разумеется, у такого включения гораздо меньшее обратное напряжение, как правильно упомянул alexleon4.

Спец: Ввиду такого специалитета я это запомнил, и попробую донести до вас

Форум про радио — сайт, посвященный обсуждению электроники, компьютеров и смежных тем.

Для создания интегрального диода достаточно сформировать только один p-n-переход. Однако при изготовлении микросхем желательно все элементы формировать в едином технологическом процессе. Поэтому наиболее экономично использовать биполярный транзистор в диодном включении.

При этом характеристики диода-транзистора можно изменять, используя тот или иной p-n-переход путем применения одного из шести возможных вариантов включения (рис. 15).

Транзистор в режиме диода

Рис. 15. Транзистор в диодном включении

Первые два варианта анализируются наиболее просто. Так как один из переходов замкнут, то напряжение на нем равно нулю, т. е. закороченные p-n-переходы не оказывают никакого влияния на вольт-амперные характеристики рабочих p-n-переходов. В вариантах (в) и (г) второй p-n-переход никуда не подключается и влияет на рабочий переход, снижая ток насыщения получающегося диода.

Последний вариант (е) получается, если в технологическом процессе формирования транзисторной структуры исключить эмиттерную диффузию. Поскольку остается только один p‑n‑переход, никакого влияния на него не оказывается, и вольт-амперная характеристика точно такая же, как и при закороченных выводах эмиттер—база.

Отмечая особенности рассмотренных вариантов, можно сказать, что наибольший ток пропускает диод варианта (д), наибольшим быстродействием обладает диод варианта (а), а наибольшие пробивные напряжения имеют диоды вариантов (б, г, е).

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Определение вольт-амперных характеристик диодных структур транзисторов и характерных электрических параметров их. Исследование изменения электрических свойств диодов в зависимости от температуры.

2. Определение входных и выходных вольт-амперных характеристик транзисторных структур и исследование изменения электрических свойств транзисторов в зависимости от температуры.

ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ

Лабораторная установка включает в себя измерительный блок и персональный компьютер (ПК).

Измерительный блок содержит управляемый источник тока, коммутатор образцов и преобразователь ток – напряжение. Управляемый источник тока предназначен для задания тока азы исследуемых транзисторов. Коммутатор схем включения служит для задания схемы эксперимента. Выбор необходимого объекта происходит с помощью коммутатора образцов. Измерение тока производится при помощи преобразователя трок – напряжение. Образцы помещены в термостат, там же расположен и датчик температуры. Необходимый режим работы термостата задается узлом управления нагревателя.

ОПИСАНИЕ ПРОГРАМНОГО ИНТЕРФЕЙСА

Основное меню

Главное окно программы содержит меню, которое включает следующие пункты: Измерение, Настройки, Окно, Помощь. Некоторые из них содержат подменю. Описание команд меню приведено в таблице 1.

Пункт менюПодменюДействие
ИзмерениеБаза данныхОткрывает окно базы данных
ОсциллографОткрывает окно осциллографа
ПодключитьсяКоманда подключения клиента к серверу
ОтключитьсяКоманда отключения клиента от сервера
Разговор с операторомОткрывает окно диалога между кли­ентом и сервером
ВыходВыход из программы
НастройкиПараметрыВыводит на экран окно параметров установки и сведений об исследуе­мых образцах
ТермостатОткрывает окно настройки термо­стата
ОкноКаскадом Упорядочить все Закрыть все База данныхКоманды управления расположени­ем на экране открытых окон прило­жения
ПомощьО программеПриводит к появлению на экране окна с информацией о разработчике программы
СодержаниеОткрывает электронную справоч­ную систему программы

Панель инструментов

Ниже строки меню находится панель инструментов, где располагаются кнопки, описанные в таблице 2.

Таблица 2
КнопкаНаименованиеДействие
Транзистор в режиме диодаОсциллографОткрывает окно осциллографа
Транзистор в режиме диодаБаза данныхОткрывает окно базы данных
Транзистор в режиме диодаПараметрыВыводит на экран окно параметров установ­ки и сведений об исследуемых образцах
Транзистор в режиме диодаСодержаниеОткрывает электронную справочную систе­му программы
Транзистор в режиме диодаПодключениеКоманда подключения клиента к серверу
Транзистор в режиме диодаОтключениеКоманда отключения клиента от сервера
Транзистор в режиме диодаРазговор с операторомОткрывает окно диалога между клиентом и сервером
Транзистор в режиме диодаВыходВыход из программы

Окно базы данных

Окно «База данных» (рис. 16) содержит таблицу записей результатов измерений различных характеристик в базе. Таблица записей включает дату измерений, номер образ­ца и измерения, для которого получена характеристика.

Транзистор в режиме диода

Рис. 16. Окно «База данных»

В окне базы данных содержатся следующие кнопки:

Транзистор в режиме диодаПросмотр;
Транзистор в режиме диодаУдаление текущей записи.

При нажатии «Просмотр» открывается окно просмотр текущего измерения содер­жащее панель инструментов для редактирования графических характеристик.

КнопкаНаименованиеДействие
Транзистор в режиме диодаВыбор
Транзистор в режиме диодаВращениеВращение графической зависимости
Транзистор в режиме диодаПеремещениеПеремещение графической зависимости
Транзистор в режиме диодаМасштабУвеличение масштаба
Транзистор в режиме диодаГлубинаОтображение осей координат в глубину
Транзистор в режиме диодаРедактироватьРедактирование графика
Транзистор в режиме диодаПечатьВывод графика на принтер
Транзистор в режиме диодаКопироватьКопирование графика в буфер обмена
Транзистор в режиме диодаОбъемТрехмерное отображение графиков
Транзистор в режиме диода Транзистор в режиме диодаМасштабАвтомасштаб
Уменьшение масштаба
Транзистор в режиме диодаСглаживаниеСглаживание графической зависимости

При нажатии кнопки Транзистор в режиме диодаоткрывается окно редактирования отображения графика (рис. 17).

Транзистор в режиме диода

Рис. 17. Окно «Редактирования графика»

Для редактирования параметров графика, таких как цвет линии, тип линии, толщи­на линии необходимо открыть вкладку «Series» в окне «Editing Chart» на экране монитора появится окно «Series». В этом окне из выпадающего списка меню выбрать серию экспе­риментов, которую необходимо отредактировать.

Транзистор в режиме диода

Рис. 18. Окно настройки параметров графика

Далее нажать кнопку «Border» откроется окно редактирования линии, где можно задать её параметры.

Транзистор в режиме диода

Рис. 19. Окно редактирования линии

Окно измерений

При нажатии кнопки Транзистор в режиме диодаоткрывается окно осциллографа (рис. 20).

Для запуска измерения необходимо нажать кнопку «Обновлять», а при снятии тем­пературных измерений нажать кнопку «Термостат». При нажатии вкладки «Настройки» в окне «Осциллограф» открывается окно настроек текущего измерения, где отображается текущий режим измерения и устанавливается время обновления измерения (рис.21). Если частота процессора невелика, можно увеличить время обновления (например, 3 с). В этом случае ПЭВМ будет успевать обрабатывать измерительную информацию и характе­ристики на экране не будут искажены.

Транзистор в режиме диода

Рис. 20. Окно «Осциллограф»

Транзистор в режиме диода

Рис. 21.Окно «Настройки»

Меню настройки

Меню настройки содержит две вкладки:

Читайте также:  Сварочная ванна при дуговой сварке

Нажав вкладку «Параметры» открывается окно (рис. 22) содержащее вкладки:

— установки — содержит сведения об IP — адресе сервера и порта;

— образцы — содержит сведения об образцах установленных в термокамере изме­рительного блока.

Нажав вкладку «Термостат» в меню «Настройки» открывается окно настроек па­раметров термостат (рис. 23):

— установка начальной температуры измерений;

— установка конечной температуры измерений;

— установка шага измерения температуры.

Транзистор в режиме диода

Рис. 22. Окно «Параметры»

Транзистор в режиме диода

Рис.23. Окно «Термостат»

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Включить ПК, подать напряжение на измерительный блок с помощью тумблера (загорится сигнальная лампа «Сеть»). Прибор должен быть включен до запуска программы. Запустить программу «Биполярные структуры».

2. Замерить начальную температуру транзисторных структур.

3. Снять ВАХ и записать таблицу значений тока и напряжения указанных преподавателем диодных структур транзисторов.

При этом необходимо задать максимальные значения обратного и прямого напряжений для управляемого источника напряжения (УИН) и предельные значения измеряемого обратного и прямого токов.

Максимальный предел изменения прямого тока – 50 мА, которое достигается при прямом смещении кремниевых структур на 0,7 – 1 В и 0,4 – 0,7 В для германиевых.

Обратный ток для кремниевых переходов составляет десятые – сотые доли микроампер, а у германиевых — единицы — сотни микроампер. На ВАХ диодов должно наблюдаться явление электрического пробоя.

4. Снять входные ВАХ и записать таблицу значений тока и напряжения исследуемого транзистора при двух различных значениях напряжения коллектор — эмиттер UКЭ. Значение напряжения коллектор — эмиттер записать.

В данной лабораторной работе реализована возможность регистрации входных характеристик биполярных транзисторов в схеме с общим эмиттером. При этом снимается зависимость напряжения база – эмиттер UБЭ от тока базы IБ при постоянном напряжении коллектор-эмиттер UКЭ.

С помощью управляемого источника тока (УИТ) изменяется ток базы транзистора всегда в диапазоне от нуля до 1 мА, а UБЭ измеряется электронным вольтметром. Можно снять семейство входных характеристик при различных значениях напряжения UКЭ (от нуля до 5В), задаваемых при помощи УИН.

6. Снять выходные ВАХ и записать таблицу значений тока и напряжения исследуемого транзистора при двух различных значениях тока базы IБ. Значение тока базы записать.

В данной лабораторной работе реализована возможность регистрации выходных характеристик биполярных транзисторов в схеме с общим эмиттером. При этом снимается зависимость тока коллектора IК от напряжения коллектор – эмиттер UКЭ при постоянном токе базы IБ.

С помощью УИН изменяется UКЭ транзистора в диапазоне от нуля до заданного предельного значения, при этом измеряется IК. Можно снять семейство выходных характеристик при различных значениях IБ (от нуля до 1 мА), задаваемых УИТ. Выбор необходимых значений IБ осуществляется путем перемещения движка регулятора тока базы. Правильно выбирайте предел измерения по току коллектора. При смене значения IБ, как правило, необходимо нажать кнопку “Авто”.

7. Повторить работу по пунктам 3-6 при заданных преподавателем температурах.

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

Отчет формируется в любом текстовом редакторе.

Часть I «Исследование диодных структур» содержит:

— схемы диодных включений транзисторов с указанием их типов;

— графики ВАХ полупроводниковых диодов при различных температурах;

-сравнительные таблицы электрических параметров полупроводниковых диодов при различных температурах (см. таблицы 4 и 5), используя полученные в ходе лабораторной таблицы значений токов и напряжений. Для сравнения выберите 10 – 15 значений во всем измеряемом диапазоне.

Таблица 4. Сравнительная таблица значений тока и напряжения полупроводниковых диодов в прямом включении электрического поля при различных температурах

Прямая ветвь ВАХ
Iпр, мАUпр, В
T1= , °СT2= , °С
Кремневый диод (указать тип)Германиевый диод (указать тип)Кремневый диод (указать тип)Германиевый диод (указать тип)

Таблица 5. Сравнительная таблица значений тока и напряжения полупроводниковых диодов в обратном включении электрического поля при различных температурах

Обратная ветвь ВАХ
Uобр, ВIобр, мкА
T1= , °СT2= , °С
Кремневый диод (указать тип)Германиевый диод (указать тип)Кремневый диод (указать тип)Германиевый диод (указать тип)

— значения напряжений отпирания и пробоя диодов с указанием их на увеличенных ВАХ соответственно прямой и обратной ветвей;

— расчет сопротивления прямой и обратной ветви при различных температурах и фиксированных значениях напряжений, соответственно, прямого и обратного включений, а также график зависимости прямого и обратного сопротивлений от температуры.

В выводах пояснить принцип действия полупроводникового диода, опираясь на его ВАХ, охарактеризовать напряжения отпирания и пробоя. По полученным данным сделать выводы об изменении свойств полупроводниковых материалов в зависимости от температуры и сравнить их с теоретическими данными.

Часть II «Исследование транзисторных структур» содержит:

— схемы измерения входных и выходных характеристик транзистора с указанием его типа;

— серии входных ВАХ транзистора при различных значениях напряжения коллектор-эмиттер и температурах;

— сравнительные таблицы входных ВАХ транзистора при двух различных значениях UКЭ и температуры (см. таблицы 6), используя полученные в ходе лабораторной таблицы значений токов и напряжений. Для сравнения выберите 10 – 15 значений во всем измеряемом диапазоне.

Таблица 6. Сравнительная таблица входных ВАХ транзистора (указать тип) при различных температурах

Входные ВАХ
Iб, АUБЭ, В
Т= , °СТ= , °С
UКЭ= , ВUКЭ= , ВUКЭ= , ВUКЭ= , В

— серии выходных ВАХ транзистора при различных значениях тока базы и температурах;

— сравнительные таблицы выходных ВАХ транзистора при двух различных значениях Iб и температуры (см. таблицы 7), используя полученные в ходе лабораторной таблицы значений токов и напряжений. Для сравнения выберите 10 – 15 значений во всем измеряемом диапазоне.

Таблица 7. Сравнительная таблица выходных ВАХ транзистора (указать тип) при различных температурах

Выходные ВАХ
UКЭ, ВIк, А
Т= , °СТ= , °С
Iб = , АIб = , АIб = , АIб = , А

В выводах пояснить принцип действия полупроводникового транзистора опираясь на его входные и выходные ВАХ, а также выявить как изменяются электрические свойства транзистора при его нагреве.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. В чем заключается суть зонной теории твердых материалов?

2. Поясните физические процессы, определяющие собственную и примесную проводимости полупроводников с точки зрения кристаллического строения вещества и зонной теории.

3. Как влияют внешние факторы (температура, деформация, свет, электрические поля и др.) на элекропроводимость полупроводников?

4. Что такое электронно-дырочные переход?

5. Какие особенности у перехода металл-полупроводник?

6. Полупроводниковый диод: принцип действия, вольт-амперная характеристика.

7. Биполярный транзистор: его принцип действия, входные и выходные вольт-амперные характеристики, получение диодных структур.

8. Как определить тип электропроводимости полупроводника?

9. Классификация полупроводниковых материалов.

10. Дайте характеристику простым полупроводниковым материалам (германий, кремний, селен).

11. Дайте характеристику группам сложных полупроводниковых материалов.

12. Какие бывают методы очистки полупроводниковых материалов?

13. Каким образом изготовляют монокристаллические полупроводники? Для чего они предназначены?

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Материаловедение. Технология конструкционных материалов : Учеб.пособие / Под ред.В.С.Чередниченко. — 4-е изд.,стер. — М. : Омега-Л, 2008.

2. Лахтин Ю.М.
Материаловедение : Учебник / Ю. М. Лахтин, В. П. Леонтьева. — 3-е изд.,перераб.и доп. ; Репр.изд. — М. : Альянс, 2013. — 528 с.

Читайте также:  Производство бесшовных труб в россии

3. Справочник по электротехническим материалам: В 3-х т. / Под ред.Ю.В.Корицкого, В.В.Пасынкова, Б.М.Тареева. — 3-е изд.,перераб. — Л.: Энергоатомиздат.Ленингр.отд-ние, 1988.

4. Электротехнический справочник: В 3-х т. Т.1: Общие вопросы. Электротехнические материалы / Под общ.ред.И.Н.Орлова(гл.ред.) и др. — 7-е изд.,испр.и доп. — М.: Энергоатомиздат, 1985.

5. Никулин Н.В. Справочник молодого электрика по электротехническим материалам и изделиям / Н. В. Никулин. — 5-е изд.,перераб.и доп. — М.: Высш.шк., 1982.

6. Харламова Т.Е. Электроматериаловедение. Электротехнические материалы [Электронные текстовые данные]: Учеб.пособие / Т. Е. Харламова; Северо-зап.заочный политехн.ин-т. — СПб.: Изд-во СЗПИ, 1998

7. Алиев И.И. Электротехнические материалы и изделия: Справочник / И. И. Алиев, С. Г. Калганова. — М.: РадиоСофт, 2005.

Для создания интегрального диода достаточно сформировать только один p-n-переход. Однако при изготовлении микросхем желательно все элементы формировать в едином технологическом процессе. Поэтому наиболее экономично использовать биполярный транзистор в диодном включении.

При этом характеристики диода-транзистора можно изменять, используя тот или иной p-n-переход путем применения одного из шести возможных вариантов включения (рис. 15).

Транзистор в режиме диода

Рис. 15. Транзистор в диодном включении

Первые два варианта анализируются наиболее просто. Так как один из переходов замкнут, то напряжение на нем равно нулю, т. е. закороченные p-n-переходы не оказывают никакого влияния на вольт-амперные характеристики рабочих p-n-переходов. В вариантах (в) и (г) второй p-n-переход никуда не подключается и влияет на рабочий переход, снижая ток насыщения получающегося диода.

Последний вариант (е) получается, если в технологическом процессе формирования транзисторной структуры исключить эмиттерную диффузию. Поскольку остается только один p‑n‑переход, никакого влияния на него не оказывается, и вольт-амперная характеристика точно такая же, как и при закороченных выводах эмиттер—база.

Отмечая особенности рассмотренных вариантов, можно сказать, что наибольший ток пропускает диод варианта (д), наибольшим быстродействием обладает диод варианта (а), а наибольшие пробивные напряжения имеют диоды вариантов (б, г, е).

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Определение вольт-амперных характеристик диодных структур транзисторов и характерных электрических параметров их. Исследование изменения электрических свойств диодов в зависимости от температуры.

2. Определение входных и выходных вольт-амперных характеристик транзисторных структур и исследование изменения электрических свойств транзисторов в зависимости от температуры.

ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ

Лабораторная установка включает в себя измерительный блок и персональный компьютер (ПК).

Измерительный блок содержит управляемый источник тока, коммутатор образцов и преобразователь ток – напряжение. Управляемый источник тока предназначен для задания тока азы исследуемых транзисторов. Коммутатор схем включения служит для задания схемы эксперимента. Выбор необходимого объекта происходит с помощью коммутатора образцов. Измерение тока производится при помощи преобразователя трок – напряжение. Образцы помещены в термостат, там же расположен и датчик температуры. Необходимый режим работы термостата задается узлом управления нагревателя.

ОПИСАНИЕ ПРОГРАМНОГО ИНТЕРФЕЙСА

Основное меню

Главное окно программы содержит меню, которое включает следующие пункты: Измерение, Настройки, Окно, Помощь. Некоторые из них содержат подменю. Описание команд меню приведено в таблице 1.

Пункт менюПодменюДействие
ИзмерениеБаза данныхОткрывает окно базы данных
ОсциллографОткрывает окно осциллографа
ПодключитьсяКоманда подключения клиента к серверу
ОтключитьсяКоманда отключения клиента от сервера
Разговор с операторомОткрывает окно диалога между кли­ентом и сервером
ВыходВыход из программы
НастройкиПараметрыВыводит на экран окно параметров установки и сведений об исследуе­мых образцах
ТермостатОткрывает окно настройки термо­стата
ОкноКаскадом Упорядочить все Закрыть все База данныхКоманды управления расположени­ем на экране открытых окон прило­жения
ПомощьО программеПриводит к появлению на экране окна с информацией о разработчике программы
СодержаниеОткрывает электронную справоч­ную систему программы

Панель инструментов

Ниже строки меню находится панель инструментов, где располагаются кнопки, описанные в таблице 2.

Таблица 2
КнопкаНаименованиеДействие
Транзистор в режиме диодаОсциллографОткрывает окно осциллографа
Транзистор в режиме диодаБаза данныхОткрывает окно базы данных
Транзистор в режиме диодаПараметрыВыводит на экран окно параметров установ­ки и сведений об исследуемых образцах
Транзистор в режиме диодаСодержаниеОткрывает электронную справочную систе­му программы
Транзистор в режиме диодаПодключениеКоманда подключения клиента к серверу
Транзистор в режиме диодаОтключениеКоманда отключения клиента от сервера
Транзистор в режиме диодаРазговор с операторомОткрывает окно диалога между клиентом и сервером
Транзистор в режиме диодаВыходВыход из программы

Окно базы данных

Окно «База данных» (рис. 16) содержит таблицу записей результатов измерений различных характеристик в базе. Таблица записей включает дату измерений, номер образ­ца и измерения, для которого получена характеристика.

Транзистор в режиме диода

Рис. 16. Окно «База данных»

В окне базы данных содержатся следующие кнопки:

Транзистор в режиме диодаПросмотр;
Транзистор в режиме диодаУдаление текущей записи.

При нажатии «Просмотр» открывается окно просмотр текущего измерения содер­жащее панель инструментов для редактирования графических характеристик.

КнопкаНаименованиеДействие
Транзистор в режиме диодаВыбор
Транзистор в режиме диодаВращениеВращение графической зависимости
Транзистор в режиме диодаПеремещениеПеремещение графической зависимости
Транзистор в режиме диодаМасштабУвеличение масштаба
Транзистор в режиме диодаГлубинаОтображение осей координат в глубину
Транзистор в режиме диодаРедактироватьРедактирование графика
Транзистор в режиме диодаПечатьВывод графика на принтер
Транзистор в режиме диодаКопироватьКопирование графика в буфер обмена
Транзистор в режиме диодаОбъемТрехмерное отображение графиков
Транзистор в режиме диода Транзистор в режиме диодаМасштабАвтомасштаб
Уменьшение масштаба
Транзистор в режиме диодаСглаживаниеСглаживание графической зависимости

При нажатии кнопки Транзистор в режиме диодаоткрывается окно редактирования отображения графика (рис. 17).

Транзистор в режиме диода

Рис. 17. Окно «Редактирования графика»

Для редактирования параметров графика, таких как цвет линии, тип линии, толщи­на линии необходимо открыть вкладку «Series» в окне «Editing Chart» на экране монитора появится окно «Series». В этом окне из выпадающего списка меню выбрать серию экспе­риментов, которую необходимо отредактировать.

Транзистор в режиме диода

Рис. 18. Окно настройки параметров графика

Далее нажать кнопку «Border» откроется окно редактирования линии, где можно задать её параметры.

Транзистор в режиме диода

Рис. 19. Окно редактирования линии

Окно измерений

При нажатии кнопки Транзистор в режиме диодаоткрывается окно осциллографа (рис. 20).

Для запуска измерения необходимо нажать кнопку «Обновлять», а при снятии тем­пературных измерений нажать кнопку «Термостат». При нажатии вкладки «Настройки» в окне «Осциллограф» открывается окно настроек текущего измерения, где отображается текущий режим измерения и устанавливается время обновления измерения (рис.21). Если частота процессора невелика, можно увеличить время обновления (например, 3 с). В этом случае ПЭВМ будет успевать обрабатывать измерительную информацию и характе­ристики на экране не будут искажены.

Транзистор в режиме диода

Рис. 20. Окно «Осциллограф»

Транзистор в режиме диода

Рис. 21.Окно «Настройки»

Меню настройки

Меню настройки содержит две вкладки:

Нажав вкладку «Параметры» открывается окно (рис. 22) содержащее вкладки:

— установки — содержит сведения об IP — адресе сервера и порта;

— образцы — содержит сведения об образцах установленных в термокамере изме­рительного блока.

Нажав вкладку «Термостат» в меню «Настройки» открывается окно настроек па­раметров термостат (рис. 23):

— установка начальной температуры измерений;

— установка конечной температуры измерений;

— установка шага измерения температуры.

Транзистор в режиме диода

Рис. 22. Окно «Параметры»

Транзистор в режиме диода

Рис.23. Окно «Термостат»

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Включить ПК, подать напряжение на измерительный блок с помощью тумблера (загорится сигнальная лампа «Сеть»). Прибор должен быть включен до запуска программы. Запустить программу «Биполярные структуры».

2. Замерить начальную температуру транзисторных структур.

3. Снять ВАХ и записать таблицу значений тока и напряжения указанных преподавателем диодных структур транзисторов.

При этом необходимо задать максимальные значения обратного и прямого напряжений для управляемого источника напряжения (УИН) и предельные значения измеряемого обратного и прямого токов.

Читайте также:  Перегородки из пгп отзывы

Максимальный предел изменения прямого тока – 50 мА, которое достигается при прямом смещении кремниевых структур на 0,7 – 1 В и 0,4 – 0,7 В для германиевых.

Обратный ток для кремниевых переходов составляет десятые – сотые доли микроампер, а у германиевых — единицы — сотни микроампер. На ВАХ диодов должно наблюдаться явление электрического пробоя.

4. Снять входные ВАХ и записать таблицу значений тока и напряжения исследуемого транзистора при двух различных значениях напряжения коллектор — эмиттер UКЭ. Значение напряжения коллектор — эмиттер записать.

В данной лабораторной работе реализована возможность регистрации входных характеристик биполярных транзисторов в схеме с общим эмиттером. При этом снимается зависимость напряжения база – эмиттер UБЭ от тока базы IБ при постоянном напряжении коллектор-эмиттер UКЭ.

С помощью управляемого источника тока (УИТ) изменяется ток базы транзистора всегда в диапазоне от нуля до 1 мА, а UБЭ измеряется электронным вольтметром. Можно снять семейство входных характеристик при различных значениях напряжения UКЭ (от нуля до 5В), задаваемых при помощи УИН.

6. Снять выходные ВАХ и записать таблицу значений тока и напряжения исследуемого транзистора при двух различных значениях тока базы IБ. Значение тока базы записать.

В данной лабораторной работе реализована возможность регистрации выходных характеристик биполярных транзисторов в схеме с общим эмиттером. При этом снимается зависимость тока коллектора IК от напряжения коллектор – эмиттер UКЭ при постоянном токе базы IБ.

С помощью УИН изменяется UКЭ транзистора в диапазоне от нуля до заданного предельного значения, при этом измеряется IК. Можно снять семейство выходных характеристик при различных значениях IБ (от нуля до 1 мА), задаваемых УИТ. Выбор необходимых значений IБ осуществляется путем перемещения движка регулятора тока базы. Правильно выбирайте предел измерения по току коллектора. При смене значения IБ, как правило, необходимо нажать кнопку “Авто”.

7. Повторить работу по пунктам 3-6 при заданных преподавателем температурах.

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

Отчет формируется в любом текстовом редакторе.

Часть I «Исследование диодных структур» содержит:

— схемы диодных включений транзисторов с указанием их типов;

— графики ВАХ полупроводниковых диодов при различных температурах;

-сравнительные таблицы электрических параметров полупроводниковых диодов при различных температурах (см. таблицы 4 и 5), используя полученные в ходе лабораторной таблицы значений токов и напряжений. Для сравнения выберите 10 – 15 значений во всем измеряемом диапазоне.

Таблица 4. Сравнительная таблица значений тока и напряжения полупроводниковых диодов в прямом включении электрического поля при различных температурах

Прямая ветвь ВАХ
Iпр, мАUпр, В
T1= , °СT2= , °С
Кремневый диод (указать тип)Германиевый диод (указать тип)Кремневый диод (указать тип)Германиевый диод (указать тип)

Таблица 5. Сравнительная таблица значений тока и напряжения полупроводниковых диодов в обратном включении электрического поля при различных температурах

Обратная ветвь ВАХ
Uобр, ВIобр, мкА
T1= , °СT2= , °С
Кремневый диод (указать тип)Германиевый диод (указать тип)Кремневый диод (указать тип)Германиевый диод (указать тип)

— значения напряжений отпирания и пробоя диодов с указанием их на увеличенных ВАХ соответственно прямой и обратной ветвей;

— расчет сопротивления прямой и обратной ветви при различных температурах и фиксированных значениях напряжений, соответственно, прямого и обратного включений, а также график зависимости прямого и обратного сопротивлений от температуры.

В выводах пояснить принцип действия полупроводникового диода, опираясь на его ВАХ, охарактеризовать напряжения отпирания и пробоя. По полученным данным сделать выводы об изменении свойств полупроводниковых материалов в зависимости от температуры и сравнить их с теоретическими данными.

Часть II «Исследование транзисторных структур» содержит:

— схемы измерения входных и выходных характеристик транзистора с указанием его типа;

— серии входных ВАХ транзистора при различных значениях напряжения коллектор-эмиттер и температурах;

— сравнительные таблицы входных ВАХ транзистора при двух различных значениях UКЭ и температуры (см. таблицы 6), используя полученные в ходе лабораторной таблицы значений токов и напряжений. Для сравнения выберите 10 – 15 значений во всем измеряемом диапазоне.

Таблица 6. Сравнительная таблица входных ВАХ транзистора (указать тип) при различных температурах

Входные ВАХ
Iб, АUБЭ, В
Т= , °СТ= , °С
UКЭ= , ВUКЭ= , ВUКЭ= , ВUКЭ= , В

— серии выходных ВАХ транзистора при различных значениях тока базы и температурах;

— сравнительные таблицы выходных ВАХ транзистора при двух различных значениях Iб и температуры (см. таблицы 7), используя полученные в ходе лабораторной таблицы значений токов и напряжений. Для сравнения выберите 10 – 15 значений во всем измеряемом диапазоне.

Таблица 7. Сравнительная таблица выходных ВАХ транзистора (указать тип) при различных температурах

Выходные ВАХ
UКЭ, ВIк, А
Т= , °СТ= , °С
Iб = , АIб = , АIб = , АIб = , А

В выводах пояснить принцип действия полупроводникового транзистора опираясь на его входные и выходные ВАХ, а также выявить как изменяются электрические свойства транзистора при его нагреве.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. В чем заключается суть зонной теории твердых материалов?

2. Поясните физические процессы, определяющие собственную и примесную проводимости полупроводников с точки зрения кристаллического строения вещества и зонной теории.

3. Как влияют внешние факторы (температура, деформация, свет, электрические поля и др.) на элекропроводимость полупроводников?

4. Что такое электронно-дырочные переход?

5. Какие особенности у перехода металл-полупроводник?

6. Полупроводниковый диод: принцип действия, вольт-амперная характеристика.

7. Биполярный транзистор: его принцип действия, входные и выходные вольт-амперные характеристики, получение диодных структур.

8. Как определить тип электропроводимости полупроводника?

9. Классификация полупроводниковых материалов.

10. Дайте характеристику простым полупроводниковым материалам (германий, кремний, селен).

11. Дайте характеристику группам сложных полупроводниковых материалов.

12. Какие бывают методы очистки полупроводниковых материалов?

13. Каким образом изготовляют монокристаллические полупроводники? Для чего они предназначены?

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Материаловедение. Технология конструкционных материалов : Учеб.пособие / Под ред.В.С.Чередниченко. — 4-е изд.,стер. — М. : Омега-Л, 2008.

2. Лахтин Ю.М.
Материаловедение : Учебник / Ю. М. Лахтин, В. П. Леонтьева. — 3-е изд.,перераб.и доп. ; Репр.изд. — М. : Альянс, 2013. — 528 с.

3. Справочник по электротехническим материалам: В 3-х т. / Под ред.Ю.В.Корицкого, В.В.Пасынкова, Б.М.Тареева. — 3-е изд.,перераб. — Л.: Энергоатомиздат.Ленингр.отд-ние, 1988.

4. Электротехнический справочник: В 3-х т. Т.1: Общие вопросы. Электротехнические материалы / Под общ.ред.И.Н.Орлова(гл.ред.) и др. — 7-е изд.,испр.и доп. — М.: Энергоатомиздат, 1985.

5. Никулин Н.В. Справочник молодого электрика по электротехническим материалам и изделиям / Н. В. Никулин. — 5-е изд.,перераб.и доп. — М.: Высш.шк., 1982.

6. Харламова Т.Е. Электроматериаловедение. Электротехнические материалы [Электронные текстовые данные]: Учеб.пособие / Т. Е. Харламова; Северо-зап.заочный политехн.ин-т. — СПб.: Изд-во СЗПИ, 1998

7. Алиев И.И. Электротехнические материалы и изделия: Справочник / И. И. Алиев, С. Г. Калганова. — М.: РадиоСофт, 2005.