Wyznaczanie parametrów diod i tranzystorów
Transkrypt
Wyznaczanie parametrów diod i tranzystorów
ĆWICZENIE LABORATORYJNE TEMAT: Wyznaczanie parametrów diod i tranzystorów 1. WPROWADZENIE Przedmiotem ćwiczenia jest zapoznanie się z budową i zasadą działania podstawowych rodzajów diod półprzewodnikowych i tranzystora bipolarnego. Ćwiczenie pozwala zapoznać się z parametrami i charakterystykami następujących diod: − diody krzemowej i germanowej; − diody Zenera. 2. ZAGADNIENIA TEORETYCZNE W celu przygotowania się do ćwiczenia należy przestudiować zagadnienia z następujących pozycji literaturowych: 1. Jeżykowski R., Kawałkiewicz P., Majewski J. – „Układy elektroniczne” WAT 1984, S45925 str. 10-78. 2. Lurch E. N. – „Podstawy techniki elektronicznej” Wyd. III, PWN 1976, Syg. 39259, str. 41-47, 53-55 i 63-81. 3. Watson J. - „Elektronika” WKiŁ 1999, Syg. 55914, str. 96-127. 4. Tietze U., Schenk Ch., - „Układy półprzewodnikowe” Wyd. III, WNT 1996, Syg. 53555, str. 40-55, 125-129. 5. Horowitz P., Hill W., - „Sztuka elektroniki” cz. 1, Wyd. IV, WKiŁ 1997, Syg. 55051, str. 55-65, 72-73 i 124-132. 3. PRZYKŁADOWE PYTANIA KONTROLNE 1. Narysować schemat układu do pomiaru charakterystyki prądowo-napięciowej diody. 2. Narysować charakterystykę prądowo-napięciową diody prostowniczej krzemowej i germanowej. 3. Narysować charakterystykę prądowo-napięciową diody Zenera. 4. Omówić parametry charakterystyczne i graniczne diody Zenera. 5. Omówić zasadę działania tranzystora bipolarnego. 6. Wymienić parametry charakterystyczne i graniczne tranzystora bipolarnego. 7. Narysować charakterystyki tranzystora bipolarnego. 8. Narysować symbol tranzystora bipolarnego oraz nazwać poszczególne elektrody. 9. Określić polaryzację złącz w tranzystorze bipolarnym npn i pnp. Uwaga! Zauważone błędy lub inne uwagi dotyczące instrukcji i ćwiczenia proszę kierować do Wojciecha Pary tel. 6837845 lub [email protected] 4. PRZEBIEG ĆWICZENIA 4.1. Pomiar charakterystyki prądowo-napięciowej diody krzemowej w kierunku przewodzenia A. Warunki pomiarów - wykorzystując moduł pomiarowy KL-23001 blok a, połączyć schemat pomiarowy zgodnie ze schematem przedstawionym na rys. 1. + 12V R1 2 kΩ CR1 1Ν 4148 V VR2 1 0 kΩ A - Rys. 1. Schemat pomiarowy do badania diody w kierunku przewodzenia B. Pomiar charakterystyki prądowo-napięciowej - zmieniając napięcie UF potencjometrem VR2 tak aby nie przekroczyć wartości granicznej prądu, zmierzyć wartość natężenia prądu IF i napięcia UF, wyniki zanotować w tabeli 1. Tabela 1 UF [V] IF [mA] C. Zadanie - wykreślić charakterystykę prądowo-napięciową diody I=f(U). 4.2. Pomiar charakterystyki prądowo-napięciowej diody krzemowej w kierunku zaporowym A. Warunki pomiarów - wykorzystując moduł pomiarowy KL-23001 blok a, połączyć schemat pomiarowy zgodnie ze schematem przedstawionym na rys. 2. - 12V + R1 2 kΩ CR1 1Ν 4148 VR2 1 0 kΩ V A Rys. 2. Schemat pomiarowy do badania diody w kierunku zaporowym B. Pomiar charakterystyki prądowo-napięciowej - zmieniając napięcie UR potencjometrem VR2 tak aby nie przekroczyć wartości granicznej napięcia wstecznego zmierzyć wartość natężenia prądu IR i napięcia UR, wyniki zanotować w tabeli 2. Tabela 2 UR [V] IR [mA] C. Zadanie - wykreślić charakterystykę prądowo-napięciową diody I=f(U). 4.3. Pomiar charakterystyki prądowo-napięciowej diody germanowej w kierunku przewodzenia A. Warunki pomiarów - wykorzystując moduł pomiarowy KL-23001 blok a, połączyć schemat pomiarowy zgodnie ze schematem przedstawionym na rys. 3. + 12V R1 2 kΩ CR2 1Ν 60 V VR2 1 0 kΩ A - Rys. 3. Schemat pomiarowy do badania diody germanowej w kierunku przewodzenia B. Pomiar charakterystyki prądowo-napięciowej - zmieniając napięcie UF potencjometrem VR2 tak aby nie przekroczyć wartości granicznej prądu, zmierzyć wartość natężenia prądu IF i napięcia UF,wyniki zanotować w tabeli 3. Tabela 3 UF [V] IF [mA] C. Zadanie - wykreślić charakterystykę prądowo-napięciową diody I=f(U). 4.4. Pomiar charakterystyki prądowo-napięciowej diody germanowej w kierunku zaporowym A. Warunki pomiarów - wykorzystując moduł pomiarowy KL-23001 blok a, połączyć schemat pomiarowy zgodnie ze schematem przedstawionym na rys. 4. - 12V + R1 2 kΩ CR2 1Ν 60 VR2 1 0 kΩ V A Rys. 4. Schemat pomiarowy do badania diody germanowej w kierunku zaporowym B. Pomiar charakterystyki prądowo-napięciowej - zmieniając napięcie UR potencjometrem VR2 tak aby nie przekroczyć wartości granicznej napięcia wstecznego zmierzyć wartość natężenia prądu IR i napięcia UR, wyniki zanotować w tabeli 4. Tabela 4 UR [V] IR [mA] C. Zadanie – wykreślić charakterystykę prądowo-napięciową diody I=f(U). 4.5. Pomiar charakterystyki prądowo-napięciowej diody Zenera w kierunku przewodzenia A. Warunki pomiarów - wykorzystując moduł pomiarowy KL-23001 blok a, połączyć schemat pomiarowy zgodnie ze schematem przedstawionym na rys. 5. + 12V R1 2 kΩ CR3 V VR2 1 0 kΩ A - Rys. 5. Schemat pomiarowy do badania diody Zenera w kierunku przewodzenia B. Pomiar charakterystyki prądowo-napięciowej - zmieniając napięcie UF potencjometrem VR2 tak aby nie przekroczyć wartości granicznej prądu, zmierzyć wartość natężenia prądu IF i napięcia UF, wyniki zanotować w tabeli 5. Tabela 5 UF [V] IF [mA] C. Zadanie - wykreślić charakterystykę prądowo-napięciową diody I=f(U). 4.6. Pomiar charakterystyki prądowo-napięciowej diody Zenera w kierunku zaporowym A. Warunki pomiarów - wykorzystując moduł pomiarowy KL-23001 blok a, połączyć schemat pomiarowy zgodnie ze schematem przedstawionym na rys. 6. 12V + R1 2 kΩ CR3 VR2 1 0 kΩ V A Rys. 6. Schemat pomiarowy do badania diody Zenera w kierunku zaporowym B. Pomiar charakterystyki prądowo-napięciowej - zmieniając napięcie UR potencjometrem VR2 tak aby nie przekroczyć wartości granicznej napięcia wstecznego zmierzyć wartość natężenia prądu IR i napięcia UR, wyniki zanotować w tabeli 6. Tabela 6 UR [V] IR [mA] C. Zadanie - wykreślić charakterystykę prądowo-napięciową diody I=f(U); - określić napięcie zenera dla diody. 4.7. Pomiary natężeń prądu w tranzystorze bipolarnym pnp A. Warunki pomiarów - wykorzystując moduł pomiarowy KL-23002, blok a połączyć schemat pomiarowy zgodnie ze schematem przedstawionym na rys. 7. + A A R1 47kΩ Q1 VR2 1 0 kΩ 12V A R2 1kΩ - Rys. 7. Schemat układu do pomiaru IB, IC i IE B. Pomiar prądów w tranzystorze - regulując potencjometrem VR2 ustawić wartość IC=3mA; - odczytać i zanotować w tabeli 7 wartości IB i IE; - regulując potencjometrem VR2 doprowadzić do nasycenia tranzystora; - odczytać i zanotować w tabeli 7 wartości IB, IE oraz Icsat. IC 3 mA ICsat=………. IB Tabela 7 β IE C. Zadanie – IC . IB obliczyć współczynnik wzmocnienia prądowego β = 4.8. Pomiar natężeń prądu w tranzystorze bipolarnym npn A. Warunki pomiarów - wykorzystując moduł pomiarowy KL-23002, blok a połączyć schemat pomiarowy zgodnie ze schematem przedstawionym na rys. 8. + R3 1kΩ A VR2 1 0 kΩ R1 47kΩ A 12V Q2 A - Rys. 8. Schemat układu do pomiaru IB, IC i IE B. Pomiar prądów w tranzystorze - regulując potencjometrem VR2 ustawić wartość IC=3mA; - odczytać i zanotować w tabeli 8 wartości IB i IE; - regulując potencjometrem VR2 doprowadzić do nasycenia tranzystora; - odczytać i zanotować w tabeli 8 wartości IB, IE oraz Icsat. IC 3 mA ICsat=………. IB Tabela 8 β IE C. Zadanie - obliczyć współczynnik wzmocnienia prądowego β = IC . IB 4.9. Pomiar charakterystyki IC=f(UCE) A. Warunki pomiarów - wykorzystując moduł pomiarowy KL-23002, blok a połączyć schemat pomiarowy zgodnie ze schematem przedstawionym na rys. 9. + R4 100Ω VR2 1 0 kΩ A R1 47kΩ 12V A Q2 V VR1 1 kΩ - Rys. 9. Schemat układu do pomiaru charakterystyki IC = (UCE) B. Pomiar charakterystyki wyjściowej - regulując potencjometrem VR2 ustawić wartość IB=0µA; - ustawiając kolejno potencjometrem VR1 wartości UCE = 0,1V → 0,3V → 0,5V → 0,7V → 1,0V → 2,0V → 3,0V → 5,0V odczytywać wartośći IC; - wyniki zanotować w tabeli 9; - czynności powtórzyć dla IB=10µA → 20µA → 30µA → 40µA → 50µA → 60µA; - wyniki zanotować w tabeli 9; Tabela 9 UCE [V] IC [mA] 0,1 0,3 0,5 IB=0µA 0,7 1,0 2,0 3,0 5,0 UCE [V] IC [mA] 0,1 0,3 0,5 IB=10µA 0,7 1,0 2,0 3,0 5,0 UCE [V] IC [mA] 0,1 0,3 0,5 IB=20µA 0,7 1,0 2,0 3,0 5,0 UCE [V] IC [mA] 0,1 0,3 0,5 IB=30µA 0,7 1,0 2,0 3,0 5,0 UCE [V] IC [mA] 0,1 0,3 0,5 IB=40µA 0,7 1,0 2,0 3,0 5,0 UCE [V] IC [mA] 0,1 0,3 0,5 IB=50µA 0,7 1,0 2,0 3,0 5,0 UCE [V] IC [mA] 0,1 0,3 0,5 IB=60µA 0,7 1,0 2,0 3,0 5,0 C. Zadanie - sporządzić wykres zależności IC = (UCE). 5. OPRACOWANIE SPRAWOZDANIA Sprawozdanie powinno zawierać: - krótki opis ćwiczenia; - schematy ideowe układów pomiarowych; - wyniki pomiarów; - zdjęte oscylogramy i sporządzone wykresy; - protokół pomiarowy podpisany przez prowadzącego ćwiczenie; - przykładowe obliczenia; - wnioski.