Отчёт по физическим основам электроники. Тихонова - Отчёт 1 ФОЭ. Физические основы электроники

Название	Физические основы электроники
Анкор	Отчёт по физическим основам электроники
Дата	09.03.2023
Размер	202.84 Kb.
Формат файла
Имя файла	Тихонова - Отчёт 1 ФОЭ.docx
Тип	Документы #976348

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего образования

«ЮЖНО-УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

(национальный исследовательский университет)»

ВЫСШАЯ ШКОЛА ЭЛЕКТРОНИКИ И КОМПЬЮТЕРНЫХ НАУК
Кафедра «Конструирование и производство радиоаппаратуры»

ОТЧЁТ ПО ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ

по дисциплине «Физические основы электроники»
Выполнил:

студент группы КЭ-211

Тихонова Е.А. ________

«__» ____________2022

Проверил:

Бухарин В. А. ________

«__» ____________2022

Челябинск 2022

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего образования

«ЮЖНО-УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

(национальный исследовательский университет)»

ВЫСШАЯ ШКОЛА ЭЛЕКТРОНИКИ И КОМПЬЮТЕРНЫХ НАУК
Кафедра «Конструирование и производство радиоаппаратуры»

ОТЧЁТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №1

«Изучение электровакуумного диода»

по дисциплине «Физические основы электроники»

Выполнил:

студент группы КЭ-211

Тихонова Е.А. ________

«__» ____________2022

Проверил:

Бухарин В. А. ________

«__» ____________2022

Челябинск 2022

СОДЕРЖАНИЕ

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации 1

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации 2

2. ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ПРИБОРЫ 4

3. СХЕМА ИЗМЕРЕНИЙ 4

4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ И ГРАФИКИ 5

5. ВЫВОД 9

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Определить контактную разность потенциалов, работу выхода электронов из катода и изучить термоэлектронную эмиссию.

2. ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ПРИБОРЫ

1) Двойной диод 6Х2П с подогревным оксидным катодом, VL;

2) Лабораторный источник постоянного питания GW INSTEK GPR-3060, UG, IG;

3) Универсальный стрелочный вольтметр Tesla BM 388E, PV;

4) Универсальный цифровой вольтметр В7-21, PA1,PA2.

3. СХЕМА ИЗМЕРЕНИЙ

Принципиальная схема установки показана на рисунке 1.

Рисунок 1 – Схема лабораторной установки

4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ И ГРАФИКИ

Таблица 1 – Зависимость I_aот U_a при разных значениях I_к

Iк, мА Uа, В	0,30	0,29	0,27	0,25
-0,3	5,7	1,5	0,3	0,01
-0,25	8,9	3	0,5	0,02
-0,2	14,8	5,3	0,9	0,05
-0,15	20	8,9	1,7	0,1
-0,1	33,6	14,1	3	0,2
-0,075	40,3	18,5	4	0,3
-0,05	47,8	22,3	5,2	0,4
-0,025	51,8	28,2	6,8	0,6
0	58,4	31,2	8,4	0,8
0,025	70,6	38,2	11,3	1,2
0,05	79,7	46	14,5	1,6
0,075	90	53,2	18,4	2,2
0,1	97,8	63	23,3	4

Построим график зависимостей I_a от U_a при разных значениях I_к.

Рисунок 2 – График зависимостей I_aот U_aпри разных значениях I_к

Прологарифмируем экспериментальные значения тока анода, полученные в таблице 1 с занесением результатов в таблицу 2:

Таблица 2 – Значения ln(Ia), мкА от напряжения на аноде при различных токах накала катода

U, В	I, мкА
U, В	0,25А	0,26А	0,27А	0,28А	0,29А	0,3А
0,9	-4,6	-4,6	-4,6	-4,6	-4,6	-4,6
0,85	-4,6	-4,6	-4,6	-4,6	-4,6	-4,6
0,8	-4,6	-3,5	-4,6	-4,6	-4,6	-4,6
0,75	-4,6	-3,5	-4,6	-4,6	-4,6	-4,6
0,7	-4,6	-3,5	-3,5	-4,6	-4,6	-3,5
0,65	-4,6	-3,5	-3,5	-3,5	-3,5	-3,5
0,6	-4,6	-3,5	-3,5	-3,5	-3,5	-2,65
0,55	-4,6	-3,5	-3,5	-3,5	-2,99	-2,2
0,5	-3,5	-3,5	-3,5	-3,5	-2,2	-1,77
0,45	-3,5	-3,5	-3,5	-2,65	-1,56	-1,17
0,4	-3,5	-3,5	-3,5	-2,2	-1,1	-0,52
0,35	-3,5	-3,5	-2,65	-1,89	-0,52	-0,16
0,3	-3,5	-3,5	-1,89	-1,17	0,086	0,5
0,25	-3,5	-2,99	-1,38	-0,56	0,63	0,99
0,2	-3,5	-2,4	-0,79	-0,009	0,99	1,44
0,15	-2,9	-1,56	-0,31	0,41	1,36	1,73
0,1	-2,6	-1,1	-0,029	0,95	1,68	2,28
0,05	-2,2	-0,67	0,64	1,36	2,33	2,53

Рисунок 3 - Логарифмическая зависимость анодного тока от напряжения на

аноде
Таблица 3 – Контактная разность потенциалов при различных токах накала катода

Iнак,к, А	0,25	0,26	0,27	0,28	0,29	0,30
U_кпр	35,2	42,1	46,55	50,15	56	56,3

Значение тангенса угла наклона прямых определим по формуле:

,
Полученные результаты занесём в таблицу 4:

Таблица 4 – Тангенс угла наклона прямых

Iнак,к, А	0,25	0,26	0,27	0,28	0,29	0,30
tg⁽α⁾	3,406	6,486	9,027	6,058	7,984	7,785

По данным из таблицы 4 определим температуру катода при различных токах накала анода, используя для расчёта формулу:

,
где: e -заряд электрона, Кл;
k – постоянная Больцмана, Дж/К
Полученные результаты занесём в таблицу 5:
Таблица 5– Температура катода при указанных значениях тока катода

Iнак,к, А	0,25	0,26	0,27	0,28	0,29	0,30
T, К	3404,55	1787,47	1284,42	1913,9	1452,21	1489,38

Определим зависимость анодного тока от тока накала при постоянном положительном напряжении 30 В. Полученные значения занесём в таблицу 6:

Таблица 6 – Зависимость тока анода от температуры накала

I_{а, А}	0,25	0,26	0,27	0,28	0,29	0,30
I_{н, мА}	26,23	38,45	44,41	49,73	55,27	63,25

Определим значения для построения прямой Ричардсона. Полученные значения занесём в таблицу 7:
Таблица 7 – Данные для построения прямой Ричардсона

j_е,А/м²	ln(j_е/T²)	1/T, 1/K
570,22	-9,920	0,000294
835,87	-8,249	0,000559
965,43	-7,444	0,000779
1081,09	-8,128	0,000522
1201,52	-7,470	0,000689
1375	-7,386	0,000671

Построим график зависимости анодного тока от обратной величины температуры катода в режиме насыщения анодного тока при U = 30 В. График зависимости представлен на рисунке 4:

Рисунок 4 – График прямой Ричардсона

Плотность тока термоэлектронной эмиссии определяется по формуле:

,

Прологарифмируем значения и получим:

,

Работа выхода определяется по формуле:

,

Подставив значения, определим работу выхода:

5. ВЫВОД

В ходе лабораторной работы была изучена термоэлектронная эмиссия электровакуумного диода, построены вольт-амперные характеристики диода, на основе которых были получены величины контактной разности потенциалов.

Были получены данные зависимости тока эмиссии от температуры катода при различных значениях тока накала. Затем по полученным данным были построен график зависимости плотности тока от температуры и прямая Ричадсона, по которой была найдена работы выхода из вольфрама φ=0,99 эВ.