Determinați coeficientul de rectificare a diodei conform formulei (7

7.5 Întrebări de testare

1 Ce este un semiconductor?

2 Care sunt principalele puncte ale teoriei banda de solide și modul în care aceasta explică divizarea materialelor cristaline in conductori, semiconductori și izolatori?

3 Ce ​​sunt semiconductorii intrinseci și impuritățile? Care sunt impuritățile? Ce este un semiconductor de tip p și p și care sunt mecanismele conductivității lor electrice? Ce determină conductivitatea lor electrică?

4 Ce este o joncțiune pn și care este mecanismul de formare a unui strat dublu electric?

5 Care este stratul de barieră și care sunt proprietățile sale? Explicați natura rezistenței mari a joncțiunii pn.

6 Care este diferența fundamentală dintre contactul a două metale și p # 8209; n Tranziția?

7 Cum se explică efectul de rectificare a joncțiunii pn? Descrieți acțiunea joncțiunii pn pentru incluziunile înainte și înapoi.

8 Explicați principiul rectificării și detectării unei diode cu curent alternativ.

9 Care sunt avantajele și dezavantajele diodelor semiconductoare în comparație cu o diodă de vid? Care este funcția radiatoarelor de căldură?

Lucrarea de laborator № 84

Studiul funcționării tranzistorului

Scopul lucrării: să se familiarizeze cu dispozitivul și principiul tranzistorului, determină câștigul tranzistorului. Determinați curentul de retur al colectorului.

8.1 Scurt informații teoretice

Tranzistori (triode semiconductoare) se numesc dispozitive semiconductoare concepute pentru a amplifica și genera fluctuații ale parametrilor curentului electric. Acestea sunt un cristal semiconductor cu trei regiuni de conductivitate diferită de impurități, formând două joncțiuni opuse pn care interacționează printr-un spațiu structural subțire, numit baza. Prin urmare, în funcție de tipul de conductibilitate straturile exterioare sunt distinse tranzistoare p-n-p-tip (Figura 8.1, a) și tipul n-p-n- (Figura 8.1, b). Una dintre joncțiunile pn se numește joncțiunea emițătorului sau doar emițătorul (E din Figura 8.1), iar al doilea este un colector sau un colector (K din Figura 8.1). Electrozii metalici sunt lipiți în fiecare regiune pentru a comuta dispozitivul într-un circuit electric.

Mai jos, în Fig. 8.1 Sub fiecare dintre figuri sunt prezentate denumirile simbolice ale tranzistorilor corespunzători în circuitele electrice.

Principiul efectului de amplificare al tranzistorului este după cum urmează. Uin semnal amplificata (Fig. 8.2) este furnizat la joncțiunea emitor, unde sursa de tensiune externă EB inclusă în înainte (forward) direcție și mici modificări tensiune duce la schimbări semnificative în curentul emitor. Joncțiunea colector BK sursa de curent este rotită în broască (invers) direcția și în cazul ideal, curentul în circuitul colector trebuie să fie absent fără curent emițător. Cu toate acestea, datorită faptului că baza este subțire, dimensiunile sale nu depășesc în tranzistori convenționale 0,025 mm, care este de multe ori mai mică decât lungimea de difuzie a transportatorilor, principalii transportatori care intră în bază, nu de timp pentru a recombina și de a crea, astfel, curentul emițător și prins în capcană câmpul electric al colectorului # 8209; tranziție. Câmpul electric al acestei tranziții este întotdeauna direcționat, astfel încât să faciliteze capturarea purtătoarelor de curent care intră în bază (a se vedea Figura 8.2). În circuitul colectorului se pune o sursă de curent BC. datorită energiei a cărei semnal este amplificat.

Principalii transportatori primiți în colector (aproximativ 98 ... 99%) sunt capturați de această sursă de curent și creează un curent printr-o rezistență mare la sarcină Rn. ceea ce duce la o creștere a semnalului de intrare a tensiunii (vezi Figura 8.2).

Imaginea de mai sus a proceselor din tranzistor este schematică. există conductivitatea impurității semiconductor pe un fundal al conductivității de bază a cristalului de bază, adică germaniu sau siliciu, care, fiind un tip de conductivitate mixtă, aprovizionarea împreună cu purtători majoritari și minoritari curent. câmpuri electrice interne p # 8209; n intersecții, împiedicând deplasarea suportului principal al semiconductorului impurității, promovează mișcarea purtătorilor minoritari în banda de conducție a impurității opuse - # 8209 de p; p este inversă tranziții curente. Curentul invers, fiind de un milion de ori mai mic decât curentul direct, creează încă dificultăți în funcționarea dispozitivelor. În particular, datorită rezistenței ridicate la curenți inversi, există o încălzire excesivă a cristalului și o creștere a conductivității sale intrinseci.

La o temperatură suficient de ridicată, atunci când centrele de impurități sunt epuizate (vezi § 4.1), curenții înainte și invers sunt practic egalizați și joncțiunile pn dispar, dispozitivul eșuează. Pentru a respecta regimul de temperatură al tranzistorilor, acestea trebuie instalate pe placa de eliminare a căldurii, care face parte din radiatorul de căldură al dispozitivului. Aceasta duce la pierderi de energie inutile și mărește dimensiunile dispozitivului și, prin urmare, întregul dispozitiv, în cazul în care sunt utilizate tranzistoarele. Un dezavantaj serios al triodelor semiconductoare este faptul că funcționarea lor normală este posibilă numai într-un domeniu de temperatură relativ îngust. Pentru germaniu, temperatura trecerii la conductivitatea intrinsecă este de ordinul a 100 ° C. La această temperatură, conductivitatea intrinsecă crește brusc, iar controlul fluxurilor transportatorilor actuali devine imposibil. Din acest motiv, limita superioară a tranzistorilor de germaniu este menținută la cel mult 55 ... 75 ° С.

La temperaturi scăzute, energia mișcării termice este insuficientă pentru a ioniza cantitatea necesară de impurități, transferându-le în banda de conducție. Aceasta duce la o creștere puternică a rezistenței dispozitivului și la încălcarea modului său de funcționare. Pentru triodele semiconductoare obișnuite, limita inferioară a temperaturilor de funcționare atinge # 8209; 55 ° C Cu toate acestea, tranzistori au mai multe avantaje față de, de exemplu, triodes lampă, aplicat tranzistori: acestea sunt compacte, Radiant, consumă puțină energie, rezistent la stres mecanic, care a determinat utilizarea lor extensivă în radio, TV și electronică.

Cresterea tensiunii si a puterii generate de tranzistori este determinata de propriile lor proprietati, dar depinde si de parametrii circuitelor din circuitele electronice.

În funcție de ce dintre electrozi este comun pentru semnalele de intrare și ieșire, există trei circuite principale pentru comutarea pe tranzistori.

a) O schemă cu o bază comună. Într-un circuit cu o bază comună (Figura 8.3), semnalul de intrare funcționează între emițător și bază. Curentul de intrare este curentul emițătorului, iar curentul de ieșire este curentul colectorului. Deoarece curentul emițătorului este mai mare decât curentul colectorului, nu are loc amplificarea curentului. Câștigul curent

Acest circuit se amplifică numai prin tensiune și putere și are o intrare mică și o rezistență mare la ieșire Rn.

b) Diagramă cu emițător comun. Într-un circuit emițător comun, semnalul de intrare acționează între bază și emițător (figura 8.4), iar sarcina este comutată între colector și emițător. Intrarea este curentul de bază, iar curentul de ieșire este curentul colectorului. Acest circuit amplifică curentul și tensiunea. Impedanțele sale de intrare și ieșire sunt mari.

Câștigul curent # 946; acest circuit este determinat de familia caracteristicilor statice volt-amper, adică, în funcție de colectorul de curent IK de tensiune între emițător și colector Uke la valori fixe diferite ale curentului de bază (Figura 8.5.):

Factori de câștig # 945; și # 946; sunt legate de relațiile:

care permit să se calculeze cealaltă cu valoarea unuia dintre coeficienți.

c) Schema cu colector comun. In comun-colector (. Figura 8.6), semnalul de intrare este furnizat pentru a controla emițător - bază, care trece prin RL de sarcină, deoarece sarcina în sine este conectat între emițător și colector și rezistența de ieșire este doar o parte din intrare. Acest lucru conduce la faptul că câștigul de tensiune al circuitului este întotdeauna mai mic decât unitatea. Câștigul actual al circuitului este:

Acest circuit este folosit pentru a se potrivi cascadelor, care au o rezistență mare la ieșire și o rezistență mică la intrare.

Oscilațiile electromagnetice ne-amortizate sunt create de generatoare de oscilații electromagnetice, care sunt sisteme cu autocalibrare.

În Fig. 8.7 este prezentată o schemă schematică a generatorului de oscilații electromagnetice neinflamate. În circuitul oscilant L1 R1 C, apar oscilații libere, amortizate, a căror frecvență este determinată de parametrii circuitului. Energia circuitului este restabilită din sursa de curent B printr-un dispozitiv de feedback, care este, de exemplu, un tranzistor a cărui deschidere este controlată de un EMF de inducție indus în bobina de cuplare L2. Sursa de curent Bc și rezistența la polarizare R controlează cantitatea de energie necesară pentru compensarea pierderilor din circuit (vezi Figura 8.7 b). Dacă se folosește un microfon sau alt dispozitiv în locul rezistenței R, oscilațiile electromagnetice vor fi modulate în intensitate, de exemplu sunetul (Figura 8.7).

8.2 Configurarea și metoda experimentală

Se investighează tranzistorul P201, care este pornit conform schemei cu un emițător comun (vezi 8.1, b). Acesta este un tranzistor germaniu de tip p-p-p. Tranzistorul este instalat pe radiator așa cum este descris în instrucțiunile de utilizare.

Pentru a studia funcționarea tranzistorului, sunt efectuate două exerciții. În primul exercițiu, caracteristicile sale statice de volt-ampere sunt construite (a se vedea figura 8.5). Conform caracteristicilor, folosind formulele de tip (8.2), câștigul curent b este determinat, iar coeficientul de transfer curent a este calculat de la formula (8.3). Pentru a construi caracteristicile, se utilizează o configurație experimentală, schema principală a căreia este prezentată în Fig. 8.8. Transponatorul Tp este alimentat de la o sursă de curent Is. Tensiunea de circuit „colector-emitor“ este reglat de un reostat, incorporat în cadrul sistemului potențiometru P. Tensiunea masurata voltmetru V. Curentul de colector este măsurat milliammeter Mack. Circuitul de curent „emitor-bază“ (bază curentă) este rezistentele reglementată magazin M având trei la zece zile cu multiplicități, respectiv, 000 Ohm, '10, 000 Ohm și „1“ 100 ohmi. Curentul de bază este măsurat prin mAb de milliametru de bază.

Al doilea exercițiu este dedicat măsurării curentului de retur al colectorului, pentru care este utilizată o instalație, circuitul căruia este prezentat în Fig. 8.9.

Emițătorul este deconectat. Baza este furnizată cu un potențial pozitiv. Tensiunea din circuitul "bază-colector" este reglată de un potențiometru P și este măsurată cu ajutorul unui voltmetru V. Curentul în circuit este măsurat cu un microamperemetru mA. Rețineți că polaritatea conexiunii sale este inversă față de cea din Exercițiul 1 (Figura 8.8).

8.3.1 Exercițiul 1. Examinarea funcționării tranzistorului

Ordinea de executare a muncii

1 Asamblați configurația experimentală așa cum este prezentat în Fig. 8.7.

2 La magazinul de rezistență, puneți rezistența maximă. Mânerele tuturor decadenților trebuie să fie în poziția "9". Setați potențiometrul în poziția zero. Permiteți-mi să verific programul pentru profesor.

3 Schimbarea poziției mânerelor decalajelor depozitului de rezistență, pentru a obține un curent de bază de 1,0 mA. Dacă se investighează un alt tip de tranzistor, instructorul va indica alți parametri de măsurare.

4 Porniți instalația și, crescând tensiunea prin potențiometrul de 1 V, măsurați curentul colectorului. Rezultatele sunt prezentate în tabel. 8.1. După finalizarea măsurătorilor, rotiți potențiometrul la zero.

3 Calculați valorile (DIB) kl și (DIK) kl. unde indicii iau valorile: k = 2, 3, 3; l = 1, 2, 1. Rezultatele sunt înregistrate în Tabelul. 8.2.

4 Calculați valorile bkl. folosind formula

Rezultatele sunt prezentate în Tabelul. 8.2.

5. Se determină valoarea medie a coeficientului b ca medie aritmetică:

unde indicele de însumare N corespunde numărului de ordine al măsurătorii.

6 Calculați erorile absolute Dbkl ale măsurătorilor b și determinați valoarea lor medie:

7 Determinați eroarea relativă a măsurătorii:

8 Calculați coeficientul a utilizând formula (8.3), folosind valoarea medie .