Лабораторная работа 2 опытное определение параметров полупроводниковых приборов
![]()
|
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2 «ОПЫТНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ» Цель работы: опытное измерение вольт-амперных характеристик (ВАХ) полупроводниковых приборов и определение их основных параметров. Исследование полупроводниковых приборов.
Кремниевый диод. Задан диод MR500, предел по току указан -20 мА. Диод выбирается из библиотеки пакета. На рис. 1, показана собранная на рабочем столе схема для снятия прямой ветви ВАХ диода. ![]() Рисунок 1 Установки анализа показаны на рис.2 Прямая ветвь ВАХ изучаемого диода с нанесенными координатными метками показана на рис. 3. Фактические координаты рабочей точки А (688,142 мВ, 10,011 мА) ![]() Рисунок 2 ![]() Рисунок 3 В выбранной рабочей точке А определим сопротивления постоянному току R0 (статическое сопротивление) переменному току Ri (динамическое сопротивление). Сопротивление постоянному току определено координатами рабочей точки: ![]() Сопротивление переменному току: ![]() На рис. 4 показана схема для снятия обратной ветви ВАХ диода, на рис.5 необходимые установки в окне DC Analysis Limits. Обратная ветвь ВАХ диода показана на рис. 6. ![]() Рисунок 4 ![]() Рисунок 5 ![]() Рисунок 6 По значениям своих параметров данный диод является кремниевым (резкий рост прямого тока начинается при напряжении около 660 мВ). Диод относится к подклассу выпрямительных маломощных (прямой ток до 20 мА при прямом падении напряжения около 0,71 В). По величине обратного напряжения может быть отнесен к низковольтным (Uобр макс ≈ 50 В). Диод имеет довольно средние величины сопротивлений постоянному и переменному току (R0 = 68,738 Ом, Ri = 3,393 Ом). При использовании в рабочей точке А рассеивает мощность Р = U0 · I0 = 0,688 В · 0,01 А= 9 мВт. Изучение биполярного транзистора. Задан биполярный транзистор 2N3506, предел по току указан - 200 мА. На рис. 7. показана собранная на рабочем столе схема. ![]() Рисунок 7 Окно установок DC Analysis Limits для снятия выходных ВАХ транзистора показано на рис. 8 ![]() Рисунок 8 Выходные ВАХ биполярного транзистора с нанесенными масштабными и текстовыми метками, необходимыми для численного расчета параметров, приведены на рис. 9. ![]() Рисунок 9 На рис. 10 показаны собранная на рабочем столе схема для снятия входной ВАХ биполярного транзистора ![]() Рисунок 10 Окно установок DC Analysis Limits для снятия входных ВАХ транзистора показано на рис. 11. Входные ВАХ биполярного транзистора с нанесенными масштабными и текстовыми метками, необходимыми для численного расчета параметров, приведены на рис. 12. ![]() Рисунок 11 ![]() Рисунок 12 На рис. 13 показаны собранная на рабочем столе схема, на рис. 14 окно установок DC Analysis Limits для снятия сквозной ВАХ транзистора. Сквозная ВАХ биполярного транзистора с нанесенными масштабными и текстовыми метками, необходимыми для численного расчета параметров, приведена на рис. 15. ![]() Рисунок 13 ![]() Рисунок 14 ![]() Рисунок 15 Рабочая точка А (6,1 В, 97,8 мА, 1 мА, 808 мВ). входное R0вх и выходное R0вых сопротивления по постоянному току ![]() ![]() h11Э — входное сопротивление биполярного транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером ![]() h21Э — коэффициент усиления по току биполярного транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером ![]() 1/h22Э — выходное сопротивление биполярного транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером ![]() S — крутизна сквозной ВАХ транзистора. ![]() КU=S·Riвых= 1448мА/В· 1094Ом= 1548; РК—мощность,рассеиваемая на коллекторе транзистора в рабочейточке А РК=U0КЭ·I0К= 6.1В·97,8мА= 597мВт. По значениям своих параметров данный транзистор можно отнести к транзисторам средней мощности. Изучение полевого транзистора с управляющим p-n-переходом 2N3822 (12мА, 10 В) Схема измерения для снятия выходных ВАХ полевого транзистора 2N3822 показаны на рис. 16, окно установок DC Analysis Limits на рис. 17, выходные ВАХ с нанесенными масштабными и текстовыми метками, необходимыми для численного расчета параметров приведены на рис. 18. ![]() Рисунок 16 ![]() Рисунок 17 ![]() Рисунок 18 Сквозная ВАХ полевого транзистора снимается в той же схеме что и выходные характеристики, рис. 16. Окно установок DC Analysis Limits для снятия сквозной ВАХ показано на рис. 19. ![]() Рисунок 19 Сквозная ВАХ с нанесенными масштабными и текстовыми метками, необходимыми для численного расчета параметров приведена на рис. 20. ![]() Рисунок 20 Рабочая точка А выбрана на семействе выходных ВАХ и перенесена на сквозную ВАХ. А (6.022В, 6,949 мА, -1 В). Крутизну транзистора можно численно рассчитать как по семейству выходных ВАХ ![]() так и по сквозной ВАХ ![]() Выходное сопротивление Ri можно рассчитать по семейству выходных ВАХ ![]() КU—потенциальный коэффициент усиления по напряжению КU: КU=S·Ri= 4,7мА/В· 89кОм= 418; РК—мощность,рассеиваемая транзистором в рабочей точкеА: РК=U0СИ·I0С= 6.022В·6,949мА= 42мВт. По значениям своих параметров данный транзистор можно отнести к маломощным. |