ĆWICZENIE LBORTORYJNE TEMT: Wyznaczanie parametrów diod i tranzystorów
1. WPROWDZENIE 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. ZGDNIENI TEORETYCZNE W celu przygotowania się do ćwiczenia należy przestudiować zagadnienia z następujących pozycji literaturowych: 1. Jeżykowski R., Kawałkiewicz P., Majewski J. Układy elektroniczne WT 1984, S 45925 str. 1078. 2. Lurch E. N. Podstawy techniki elektronicznej Wyd. III, PWN 1976, Syg. 39259, str. 4147, 5355 i 6381. 3. Watson J. Elektronika WKiŁ 1999, Syg. 55914, str. 96127. 4. Tietze U., Schenk Ch., Układy półprzewodnikowe Wyd. III, WNT 1996, Syg. 53555, str. 4055, 125129. 5. Horowitz P., Hill W., Sztuka elektroniki cz. 1, Wyd. I, WKiŁ 1997, Syg. 55051, str. 5565, 7273 i 124132. 3. PRZYKŁDOWE PYTNI KONTROLNE 1. Narysować schemat układu do pomiaru charakterystyki prądowonapięciowej diody. 2. Narysować charakterystykę prądowonapięciową diody prostowniczej krzemowej i germanowej. 3. Narysować charakterystykę prądowonapięciową 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 wpara@wat.edu.pl
4. PRZEBIEG ĆWICZENI 4.1. Pomiar charakterystyki prądowonapięciowej diody krzemowej w kierunku przewodzenia. Warunki pomiarów wykorzystując moduł pomiarowy KL23001 blok a, połączyć schemat pomiarowy zgodnie ze schematem przedstawionym na rys. 1. C 1 Ν 4 1 4 8 Rys. 1. Schemat pomiarowy do badania diody w kierunku przewodzenia B. Pomiar charakterystyki prądowonapięciowej zmieniając napięcie U F potencjometrem tak aby nie przekroczyć wartości granicznej prądu, zmierzyć wartość natężenia prądu I F i napięcia U F, wyniki zanotować w tabeli 1. U F [] I F [m] Tabela 1 wykreślić charakterystykę prądowonapięciową diody I=f(U). 4.2. Pomiar charakterystyki prądowonapięciowej diody krzemowej w kierunku zaporowym. Warunki pomiarów wykorzystując moduł pomiarowy KL23001 blok a, połączyć schemat pomiarowy zgodnie ze schematem przedstawionym na rys. 2. C 1 Ν 4 1 4 8 Rys. 2. Schemat pomiarowy do badania diody w kierunku zaporowym B. Pomiar charakterystyki prądowonapięciowej zmieniając napięcie U R potencjometrem tak aby nie przekroczyć wartości granicznej napięcia wstecznego zmierzyć wartość natężenia prądu I R i napięcia U R, wyniki zanotować w tabeli 2. U R [] I R [m] Tabela 2
wykreślić charakterystykę prądowonapięciową diody I=f(U). 4.3. Pomiar charakterystyki prądowonapięciowej diody germanowej w kierunku przewodzenia. Warunki pomiarów wykorzystując moduł pomiarowy KL23001 blok a, połączyć schemat pomiarowy zgodnie ze schematem przedstawionym na rys. 3. CR2 1 Ν 6 0 Rys. 3. Schemat pomiarowy do badania diody germanowej w kierunku przewodzenia B. Pomiar charakterystyki prądowonapięciowej zmieniając napięcie U F potencjometrem tak aby nie przekroczyć wartości granicznej prądu, zmierzyć wartość natężenia prądu I F i napięcia U F,wyniki zanotować w tabeli 3. U F [] I F [m] Tabela 3 wykreślić charakterystykę prądowonapięciową diody I=f(U). 4.4. Pomiar charakterystyki prądowonapięciowej diody germanowej w kierunku zaporowym. Warunki pomiarów wykorzystując moduł pomiarowy KL23001 blok a, połączyć schemat pomiarowy zgodnie ze schematem przedstawionym na rys. 4. CR2 1 Ν 6 0 Rys. 4. Schemat pomiarowy do badania diody germanowej w kierunku zaporowym B. Pomiar charakterystyki prądowonapięciowej zmieniając napięcie U R potencjometrem tak aby nie przekroczyć wartości granicznej napięcia wstecznego zmierzyć wartość natężenia prądu I R i napięcia U R, wyniki zanotować w tabeli 4. U R [] I R [m] Tabela 4
wykreślić charakterystykę prądowonapięciową diody I=f(U). 4.5. Pomiar charakterystyki prądowonapięciowej diody Zenera w kierunku przewodzenia. Warunki pomiarów wykorzystując moduł pomiarowy KL23001 blok a, połączyć schemat pomiarowy zgodnie ze schematem przedstawionym na rys. 5. Rys. 5. Schemat pomiarowy do badania diody Zenera w kierunku przewodzenia B. Pomiar charakterystyki prądowonapięciowej zmieniając napięcie U F potencjometrem tak aby nie przekroczyć wartości granicznej prądu, zmierzyć wartość natężenia prądu I F i napięcia U F, wyniki zanotować w tabeli 5. CR3 U F [] I F [m] Tabela 5 wykreślić charakterystykę prądowonapięciową diody I=f(U). 4.6. Pomiar charakterystyki prądowonapięciowej diody Zenera w kierunku zaporowym. Warunki pomiarów wykorzystując moduł pomiarowy KL23001 blok a, połączyć schemat pomiarowy zgodnie ze schematem przedstawionym na rys. 6. Rys. 6. Schemat pomiarowy do badania diody Zenera w kierunku zaporowym B. Pomiar charakterystyki prądowonapięciowej zmieniając napięcie U R potencjometrem tak aby nie przekroczyć wartości granicznej napięcia wstecznego zmierzyć wartość natężenia prądu I R i napięcia U R, wyniki zanotować w tabeli 6. CR3 U R [] I R [m] wykreślić charakterystykę prądowonapięciową diody I=f(U); określić napięcie zenera dla diody. Tabela 6
4.7. Pomiary natężeń prądu w tranzystorze bipolarnym pnp. Warunki pomiarów wykorzystując moduł pomiarowy KL23002, blok a połączyć schemat pomiarowy zgodnie ze schematem przedstawionym na rys. 7. 47kΩ R2 1kΩ Q1 Rys. 7. Schemat układu do pomiaru I B, I C i I E B. Pomiar prądów w tranzystorze regulując potencjometrem ustawić wartość I C =3m; odczytać i zanotować w tabeli 7 wartości I B i I E ; regulując potencjometrem doprowadzić do nasycenia tranzystora; odczytać i zanotować w tabeli 7 wartości I B, I E oraz I csat. Tabela 7 I C I B I E β 3 m I Csat =. I C obliczyć współczynnik wzmocnienia prądowego β =. I 4.8. Pomiar natężeń prądu w tranzystorze bipolarnym npn. Warunki pomiarów wykorzystując moduł pomiarowy KL23002, blok a połączyć schemat pomiarowy zgodnie ze schematem przedstawionym na rys. 8. B 47kΩ R3 1kΩ Q2 Rys. 8. Schemat układu do pomiaru I B, I C i I E B. Pomiar prądów w tranzystorze regulując potencjometrem ustawić wartość I C =3m; odczytać i zanotować w tabeli 8 wartości I B i I E ;
regulując potencjometrem doprowadzić do nasycenia tranzystora; odczytać i zanotować w tabeli 8 wartości I B, I E oraz I csat. Tabela 8 I C I B I E β 3 m I Csat =. I C obliczyć współczynnik wzmocnienia prądowego β =. I 4.9. Pomiar charakterystyki I C =f(u CE ). Warunki pomiarów wykorzystując moduł pomiarowy KL23002, blok a połączyć schemat pomiarowy zgodnie ze schematem przedstawionym na rys. 9. B R4 100Ω 47kΩ Q2 1 kω Rys. 9. Schemat układu do pomiaru charakterystyki I C = (U CE ) B. Pomiar charakterystyki wyjściowej regulując potencjometrem ustawić wartość I B =0µ; ustawiając kolejno potencjometrem wartości U CE = 0,1 0,3 0,5 0,7 1,0 2,0 3,0 5,0 odczytywać wartośći I C ; wyniki zanotować w tabeli 9; czynności powtórzyć dla I B =10µ 20µ 30µ 40µ 50µ 60µ; wyniki zanotować w tabeli 9;
Tabela 9 I B =0µ I C [m] I B =10µ I C [m] I B =20µ I C [m] I B =30µ I C [m] I B =40µ I C [m] I B =50µ I C [m] I B =60µ I C [m] sporządzić wykres zależności I C = (U CE ). 5. OPRCOWNIE SPRWOZDNI 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.