Главная страница
Навигация по странице:

  • Лабораторная работа №10 Исследование процессов в оптоэлектронных парах Цель работы

  • Семестр 4. ВАКУУМНАЯ И ПЛАЗМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА Лабораторная работа №11 Термоэлектронная эмиссия и прохождение тока в вакууме Цель работы

  • Лабораторная работа №12 ИССЛЕДОВАНИЕ ГАЗОРАЗРЯДНОЙ ПЛАЗМЫ МЕТОДОМ ЗОНДОВ Цель работы

  • Литература для лабораторных работ Основная

    		•

    9_1_Методические_указания_по_выполнению_лабораторных_работ. Методические указания по выполнению лабораторных работ дисциплины Физические основы электроники


    Скачать 0.49 Mb.
    НазваниеМетодические указания по выполнению лабораторных работ дисциплины Физические основы электроники
    Дата06.04.2023
    Размер0.49 Mb.
    Формат файлаrtf
    Имя файла9_1_Методические_указания_по_выполнению_лабораторных_работ.rtf
    ТипМетодические указания
    #1042303
    страница3 из 3
    1   2   3

    Лабораторная работа №9

    Исследование процессов в полупроводниковом фотоприемнике

    Цель работы: изучение основных физических закономерностей, определяющих свойства фотоприемников. Исследование вольт-амперных, спектральных и инерционных характеристик фотоприемников.

    Методические указания к выполнению работы:

    1. Установить фоторезистор и снять вольт-амперную характеристику фоторезистора. Для различных освещённостей построить график ВАХ.

    2. Снять спектральную характеристику фоторезистора, используя различные светофильтры (табл.1). Определить ширину запрещённой зоны и материал фоторезистора.

    3. Вычислить относительное RФ/RТ изменение сопротивления для различных напряжений.

    4. Получить релаксационную кривую фототока при освещении фоторезистора прямоугольными световыми импульсами. Зарисовать кривые релаксации и определить постоянные времени нарастания и спада. Определить характер рекомбинации.

    5. Проделать пункты 1-4 при повышенной температуре. Сделать выводы о влиянии температуры на характеристики фоторезистора.

    КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

    1. Объяснить возможные переходы электронов при поглощении квантов света и рекомбинации. Что такое прямые и непрямые переходы электронов?

    2. Какими выражениями определяется красная граница фотопроводимости для собственных и примесных полупроводников?

    3. Назовите механизмы фотоэлектрически неактивного поглощения света.

    4. Что такое время жизни неравновесных носителей заряда?

    5. Объяснить процессы релаксации фотопроводимости при освещении прямоугольными импульсами света.

    6. Где используются фоторезисторы?

    Отчет должен содержать:

    1.Экспериментальные данные.

    2.Графики.

    1. Расчет ширины запрещенной зоны и времени релаксации.

    2. Выводы.


    Литература:

    [1]-C.92-112, [2]-C.-407-412.

    Методическая литература:

    [9]-C.3-31.

    Лабораторная работа №10

    Исследование процессов в оптоэлектронных парах

    Цель работы: исследовать процессы работы диодной, тиристорной и транзисторной оптопар, а также оптопар с открытым оптическим каналом.

    Методические указания к выполнению работы:

    1. 1. На приборе CHARACTERISCOPE-Z установите ручки управления в следующие положения:

    • тумблер “OFF” в нейтральное положение;

    • переключатель “HOR.VOLTS” в положение “0,1V”;

    • переключатель “VERT.CURRENT” в положение

    “50мкА-0,1мкА”;

    • переключатель “BASE STEPS” в положение “6”;

    • тумблер ”STEPPOL” в положение “+”;

    • кнопка “ONE CURVE” отжата;

    • переключатель “STEP AMPLITUDE” в положение “5...10 мА”.


    2. Включите питание прибора ручкой “SCALE ILLUM” и установите удобный уровень освещенности шкалы. Время прогрева прибора - не менее 5 минут.

    3. После прогрева ручками “VERT.POS” и “HOR.POS” установите удобное положение начала координат ВАХ на экране прибора.

    4. Тумблером “OFF” оптоэлектронную пару к прибору.

    5. Переключателями “VERT CARRENT” и “STEP AMPLITUDE” установите удобный масштаб ВАХ по вертикали, соответствующий чувствительности исследуемого фотоприемника. Ручкой “OFSET” отрегулируйте положение начала координат для кривой семейства, соответствующей нулевому световому потоку Ф=0 (до момента остановки).

    6. Для регистрации прямых ветвей семейства ВАХ фотоприемника переключатель “COLLECTOR SUPPLY” установите в положение “-АС”, для регистрации обратных ветвей семейства - в положение “+АС”.

    Значение тока через светоизлучатель I будет задаваться с шагом, соответствующим положению переключателя “STEP AMPLITUDE”. Световой поток светоизлучателя

    Ф=КI0, где К=...лм/мА.

    7. Постройте семейство ВАХ фотоприемника I=f(U) при Ф=const, сопрягая прямые и обратные ветви семейства, соответствующие одинаковым значениям светового потока Ф. На семействе ВАХ фотодиодному режиму работы фотодиода соответствует область «обратное напряжение- обратный ток» (III квадрант).

    8. Для фотодиодного режима выберите значения напряжения Uобр1 и графически постройте световую характеристику фотодиода IФ=f(Ф) при Uобр=Uобр1 ,

    где IФ –фототок через фотодиод, совпадающий по направлению с Iобр.

    9. Для выбранной рабочей точки на световой характеристике рассчитайте токовую чувствительность фотодиода S=IФ/Ф, мА/дм.

    На семействе ВАХ фотогальваническому режиму работы фотодиода соответствует область «прямое напряжение – обратный ток» (IV квадрант).

    10. Для фотогальванического режима по ВАХ графически измерьте значения тока короткого замыкания и напряжения холостого хода фотодиода для различных значений светового потока и постройте графики зависимостей Iкз=f(Ф) и Uхх=f(Ф).

    11. Для кривой семейства ВАХ, соответствующей максимальному световому потоку, рассчитайте положение оптимальной рабочей точки фотодиода. Критерием оптимальности является максимальная мощность, отдаваемая фотодиодом в нагрузку в фотогальваническом режиме.

    12. Для оптимальной рабочей точки рассчитайте оптимальное сопротивление нагрузки Rн опт и максимальную мощность, отдаваемую в нагрузку Rмакс . В этом случае оптимальное сопротивление нагрузки должно быть равно внутреннему сопротивлению источника электрической энергии. Рассчитайте по ВАХ сопротивление базы и сравните с Rн опт .

    КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

    1.Виды оптоэлектронных пар.

    2.Назвать и объяснить преимущества и недостатки оптопар.

    3.Принцип работы фотодинистора.

    4.Принцип работы фототранзистора.

    5.Источники излучения в оптопарах.

    6.Как происходит запись и стирание информации на оптическом диске?

    7.Какие функции выполняет оптоэлектрический процессор?

    8.Что такое ассоциативное оптическое ЗУ?

    9.Функциональные возможности оптронов.

    10.Датчики на основе оптронов.

    Отчет должен содержать:

    1. Экспериментальные данные.

    2. Графики.

    3. Расчеты.

    4. Выводы.

    Литература:

    [2]-C.-739-747.

    Методическая литература:

    [9]-C.42-51.

    Семестр 4. ВАКУУМНАЯ И ПЛАЗМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА

    Лабораторная работа №11

    Термоэлектронная эмиссия и прохождение тока в вакууме
    Цель работы: Изучение явления термоэлектронной эмиссии и закономерностей прохождения термоэлектронного тока в тормозящих и ускоряющих электрических полях, знакомство с методикой исследования термоэлектронной эмиссии.

    Методические указания к выполнению работы:

    1. Перед началом работы преподаватель проверяет готовность студентов к занятиям. С теорией термоэлектронной эмиссии и методикой её исследования студенты предварительно знакомятся по рекомендованной литературе и настоящему руководству.

    2. Сборка схемы эксперимента и все коммутации производятся в обязательном порядке при выключенной аппаратуре.

    1. Пользуясь принципиальной схемой (рис. 3.1) набрать макет для исследования эмиссии в тормозящих полях. Для этого необходимо собрать сначала накальную цепь.

    2. Установить напряжение накала 6.3±0.1 В. Дать прогреться лампе в течение 2-3 мин. После установления показаний анодного вольтметра начать измерения. Форма таблицы данных произвольная, рекомендуется сразу в таблицу записывать импульсное значение тока, т.е. увеличенное в 1000 раз. Повторить измерения ещё для двух значений напряжения накала Uн2=5.5 В, Uн3= 5 В, дав после каждого изменения напряжение накала время 2-3 мин., чтобы установился тепловой режим катода лампы. После каждой установки напряжения накала измерить соответствующий этому напряжению ток накала.


    СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

    1. Принципиальная схема установки и её краткое описание.

    2. Таблица измерений и графики зависимости Iа=f(Ua) в тормозящих полях Ua<0 в обычных и логарифмических ( ) координатах.

    3. Таблица измерений и графики зависимости Iа=f(Ua) в ускоряющих полях Ua>0 для трёх значений напряжений накала 6.3, 5.5 и 5 В. Для напряжения накала 6.3 В построить также логарифмическую зависимость и по ней определить на сколько отличается функция от закона «степени 3/2».

    4. Используя полученные данные решить следующие задачи:

    1). Найти температуру катода при Uн=6.3 В.

    2). По соотношению (3.2) найти температуру для Uн=5.5 В.

    3). По точкам перегиба Iа=f(Ua) найти ток термоэмиссии при Uн=6.3 и 5.5 В и, решая совместно для двух известных температур уравнение Козляковской-Тягунова (2.8), дать оценки работы выхода φ0 и константы В. Площадь катода 6X2П принять равной Sк=0.2 см2. Сравнить полученные значения со справочными и указать возможные причины расхождения.

    КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

    1. Что называется термоэлектронной эмиссией?

    2. Какова природа сил, удерживающих электрон в твердом теле?

    3. Что понимается под работой выхода электрона из металла и в чем ее отличие от полной работы выхода?

    4. Как выглядит графически, распределение потенциала на границе металл-вакуум? (Дать пояснения).

    5. Что представляет собой оксидный катод, и в чем заключается его основное преимущество по сравнению с металлическим катодом?

    6. Какие факторы определяют величину тока эмиссии металлического и оксидного катодов?

    7. Почему работа выхода у полупроводников p-типа больше чем у полупроводников n-типа?

    8. Как измерить температуру катода и каковы возможные причины погрешностей измерения?

    9. Как определить ток эмиссии катода?

    10. Какие участки содержит полная ВАХ диода? (Дать пояснения).

    11. Что такое эффект Шоттки?

    12. В чем заключаются основные особенности экспериментального изучения оксидного катода?
    Отчет должен содержать:

    1. Экспериментальные данные.

    2. Графики.

    3. Расчеты.

    4. Выводы.

    Литература:

    [7]-C.92-112.

    Методическая литература:

    [14]-C.8-16.

    Лабораторная работа №12

    ИССЛЕДОВАНИЕ ГАЗОРАЗРЯДНОЙ ПЛАЗМЫ МЕТОДОМ ЗОНДОВ

    Цель работы: ознакомление с зондовой методикой диагностики газоразрядной плазмы и экспериментальное определение параметров положительного столба разряда низкого давления.

    Методические указания к выполнению работы:

    1. Ознакомиться с руководством к лабораторной работе по изучению параметров плазмы низкого давления в разряде с накаленным катодом в парах ртути. Изучить схему лабораторной установки, состоящей из блока накала катода, блока разрядного напряжения, блока управления потенциалом зонда. Ознакомиться с расположением органов управления.

    2. Прогреть катод в течение пяти минут. Ток накала при этом поддерживать постоянным. Включить анодную цепь. Установить заданную величину разрядного тока. (При выключении схемы сначала снимается анодное напряжение, а потом выключается цепь накала.)

    3. Снять вольтамперные характеристики цилиндрических зондов изменяя потенциал зонда в пределах от – 30 В до 0 при нескольких значениях разрядного тока, указанных преподавателем. Диаметр зондов 1 мм, высота рабочей части 10 мм, расстояние между зондами 30 мм. Для регистрации тока в цепи зонда используется несколько милли- и микроамперметров с разными пределами измерений, так как при снятии зондовых характеристик ток изменяется на несколько порядков и, кроме того, меняет направление своего движения.

    КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

    1. Что такое несамостоятельный разряд и как он возникает.

    2.Укажите, от каких факторов зависит ток в несамостоятельном разряде.

    3.Сформулируйте условие перехода разряда из несамостоятельного в самостоятельный.

    4.Нарисуйте кривую Пашена и объясните ее ход.

    5.Перечислите типы самостоятельных разрядов и укажите условия возникновения каждого из них.

    6.Сформулируйте условия возникновения искрового разряда и дайте его феноменологическое описание.

    7.Почему искровой разряд имеет прерывистый характер и сопровождается характерными звуковыми эффектами.

    8.Укажите области применения искрового разряда в технике и технологии.

    9.Сформулируйте условия возникновения дугового разряда и дайте его феноменологическое описание.

    10.Укажите области применения дугового разряда в технике и технологии.

    11.Сформулируйте условия возникновения тлеющего разряда и дайте его краткое феноменологическое описание.

    12.Укажите особенности катодных областей тлеющего разряда.

    13.Чем характеризуется нормальный тлеющий разряд и при каких условиях он существует.

    14.Укажите применения катодных областей тлеющего разряда в технике и технологии.

    15.Сформулируйте условия возникновения коронного разряда и дайте его феноменологическое описание.

    16.Укажите области применения коронного разряда в технике и технологии.

    17.Высокочастотные разряды и их применение.

    18.Сверхвысокочастотные разряды и их применение.

    19.Сформулируйте понятия плазмы и ее разновидностей (высокотемпературная, низкотемпературная, изотермическая, неизотермическая).
    СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

    1. Цель работы. Схема лабораторной установки.

    2. Таблицы экспериментальных данных.

    3. Построенные зависимости и .

    4. Рассчитанные параметры плазмы: потенциал плазмы в месте нахождения зондов, температуру электронного газа, концентрацию заряженных частиц, направленную скорость движения, продольную напряженность поля в положительном столбе.

    5. Выводы по результатам исследований.

    Литература:

    [7]-C.92-112.

    Методическая литература:

    [13]-C.5-10

    Литература для лабораторных работ

    Основная

    1. Игумнов В.Н. Физические основы микроэлектроники - Йошкар-Ола: МарГТУ, 2010. -296 с.

    2. Гуртов В.А. Твердотельная электроника-М.: Техносфера,2005.-512с.

    3. Спиридонов О.П. Физические основы твердотельной электроники-М, :ВШ,2008.- 191с.

    Дополнительная

    1. Игумнов В.Н. Основы высокотемпературной криоэлектроники - Йошкар-Ола: МарГТУ, 2006. -188 с.

    2. Приборы физической электроники-М.: ВШ,2008.- 229 с.

    3. Щука А. А. Электроника. Учебное пособие. – М. :ВШ,2008.- 629 с.

    4. Светцов В.И. Вакуумная и плазменная электроника-Иваново : Иван. гос. хим.-технол. ун-т,2006-172с

    Учебно-методическая

    1. Игумнов В.Н. Физические основы микроэлектроники. Практикум - Йошкар-Ола: МарГТУ, 2008. -204 с.

    2. Физические процессы в биполярном транзисторе - Йошкар-Ола: МарГТУ, 2010. -54 с.

    3. Игумнов В.Н. Физические основы микроэлектроники и электроники- Йошкар-Ола: МарГТУ, 2010. -54 с.

    4. Физические основы оптоэлектроники- Йошкар-Ола: МарГТУ, 2004. -52 с.

    5. Лаврентьев В.В., Атаманов В.Н. Тиристоры в устройствах промышленной электроники: Метод. указания / Под ред. А.Б. Красовского. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э .Баумана, 1997. - 16 с., ил.

    6. Исследование газоразрядной плазмы методом зондов - Йошкар-Ола: МарГТУ, 2004. -52 с.

    7. Термоэлектронная эмиссия и прохождение тока в вакууме :Методические указания к выполнению лабораторной работы -Томск: изд. ТПУ, 2007. - 19 с.

    8. Электронные образовательные ресурсы: Интернет-лаборатория «ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОНИКИ» www.pilab.ru. 2012



    1   2   3

    написать администратору сайта