Стабилитрон.

1. Цель работы.

Снять и изучить вольтамперную характеристику полупроводникового стабилитрона. Определить температурный коэффициент напряжения стабилизации.

2. Описание установки.

Прямая и обратные ветви характеристики стабилитрона снимаются с помощью схемы рис. 1.1., предназначенной для снятия прямых ветвей выпрямительных диодов. Параллельно вольтметру V1 подключается электронный вольтметр. Для снятия обратной ветви характеристики следует изменить полярность включения диода, не изменяя полярности включения измерительных приборов. При исследовании температурной зависимости стабилитрон помещается в термостат.

3. Задание.

3.1. Записать параметры типового режима стабилитрона КС156А.

3.2. Подготовить установку к работе. Для этого поворачивают ручку потенциометра с надписью U1 влево до упора, выбирают предел измерения и подключают к стенду электронный вольтметр, к клеммам А и В подключают в прямом направлении испытуемый стабилитрон, включают вольтметр и стенд в сеть.

3.3. Методом, описанным в п. 3.3. предыдущей работы, снять прямую и обратную ветви характеристики стабилитрона при комнатной температуре.

3.4. Построить вольтамперную характеристику стабилитрона.

3.5. Определить параметры U_ст , R_д , R₀ стабилитрона.

3.6. Снять зависимость величины напряжения стабилизации от температуры. Для снятия этой зависимости испытуемый прибор помещают в термостат, соединяют термостат со стендом, ручкой U1 устанавливают величину тока I_ст , соответствующую номинальному режиму. Включают термостат и, поддерживая постоянной величину тока I_ст , производят измерение величины напряжения стабилизации U_ст и температуры t⁰ через 10⁰ до температуры 100⁰ С. Результаты измерений оформит в виде таблицы.

3.7. Построить график зависимости U_ст =f(t⁰).

3.8. Определить среднее значение величины температурного коэффициента стабилизации напряжения в интервале температур от 20⁰ до 100⁰ С. Для определения величины следует использовать график U_ст =f(t⁰). По графику находят приращения и и вычисляют температурный коэффициент напряжения по формуле:

.

3.9. Провести сопоставление результатов эксперимента со справочными данными, заполнить таблицу:

Тип диода	Uст	IMAX	IMIN	Rд	R0
Эксперимент, значения
Справочные данные

4. Содержание отчета.

4.1. Название работы и ее цель.

4.2. Схема для снятия характеристики.

4.3. Параметры типового режима стабилитрона.

4.4. Результаты измерений и вычислений в виде таблиц, графиков, формул, расчетов.

4.5. Критическая оценка полученных результатов, сопоставление их с данными литературы, результаты выполнения пункта 3.9. в виде таблицы.

5. Контрольные вопросы.

5.1. Каков ход вольтамперной характеристики полупроводниковых стабилитронов?

5.2. Каковы основные параметры стабилитронов?

5.3. В каких пределах лежат значения этих пределов?

5.4. Что такое температурный коэффициент напряжения стабилизации и как он определяется?

5.5. В каких случаях величина бывает отрицательной и в каких - положительной?

5.6. Расскажите о системе обозначений стабилитронов.

6. Литература.

Батушев В.А. Электронные приборы. Высшая школа, 1980, с. 79-82.

Дулин В.Н. Электронные приборы. М., Энергия, 1977, с. 274-275.

Прянишников В.А. Электроника. М.: Бином-Пресс, 2006, с. 33-36.

Лабораторная работа №3.

Тиристор.

1. Цель работы.

Познакомиться с принципом действия тиристора. Снять вольтамперные характеристики триодного тиристора, определить его основные статистические параметры.

2. Описание установки.

Для снятия характеристик используется схема рис. 10.1.

В цепь управляющего электрода включен резистор R1=5кОм. Так как величина сопротивления резистора R1 значительно больше сопротивления управляющего эмиттерного перехода, то источник тока с резистором R1 можно считать генератором тока, а ток в цепи управления I_У постоянной величиной, зависящей лишь от напряжения U1 и не зависящей от режима работы тиристора.

Величина тока I_У определяется по падению напряжения на известном сопротивлении R1. Падение напряжения измеряется электронным вольтметром V1.

В цепи основных электродов включены ограничительный резистор R2, миллиамперметр mA₂ для измерения тока анода I_A и вольтметр V2 для измерения напряжения U_A между анодом и катодом тиристора. Для измерения небольших напряжений параллельно вольтметру V2 может подключаться электронный вольтметр с небольшим пределом измерения.

Схема рис. 10.1 собирается на лицевой панели лабораторного стенда. При этом для цепи управления используется схема рис. 1.1, а для цепи основных электродов - рис. 9.1.

3. Задание.

3.1. Записать параметры типового режима тиристора КУ101Б и изобразить схему расположения его выводов.

3.2. Подготовить установку к работе. Для этого собирают схему рис. 10.1, поворачивают ручки потенциометров «U1» и «U2» влево до упора, выбирают предел измерения электронного вольтметра V1, включают стенд в сеть.

3.3. Провести включение и выключение тиристора.

Для выполнения этого пункта задания следует плавно увеличивать напряжение U₂ до (20..30)В. затем, также плавно, увеличивать напряжение U₁ до момента включения тиристора. Для выключения тиристора нужно уменьшить величину напряжений U₁ и U₂ до 0. Повторить несколько раз включение и выключение тиристора, определить по показаниям приборов и записать величины:

- напряжение включения U_вкл - значение напряжения в цепи анода перед моментом включения;

- ток включения I_вкл - максимальное значение тока анода перед моментом включения;

- отпирающий ток управляющего электрода I_Уот - минимальное значение тока I_У, обеспечивающего переключение тиристора из закрытого состояния в открытое при заданном режиме тиристора;

- ток анода в открытом состоянии I_A при заданном режиме тиристора.

3.4. Снять начальные участки выходных вольтамперных характеристик, соответствующих запертому состоянию тиристора, и участки, соответствующие переключению его в открытое состояние для значений напряжения включения U_вкл равных 40; 30; 20 и 10 В.

Этот пункт задания выполняется аналогично пункту 3.3. Следует иметь ввиду, что значения величин I_Уот для различных значений U_вкл незначительно отличаются друг от друга, поэтому величину падения напряжения на резисторе R1 необходимо измерять с максимально возможной точностью. Кроме того, нужно помнить, что максимальное значение прямого напряжения на аноде тиристора КУ101Б в закрытом состоянии не должно превышать 50В. Данные, полученные в этом пункте задания, поместить в таблицы.

3.5. Снять участок выходной вольтамперной характеристики, соответствующей открытому состоянию тиристора. Для этого нужно включить тиристор так, как рекомендовано в п. 3.3 и в открытом состоянии подключить электронный вольтметр параллельно вольтметру V₂. Вольтметр V₂ будет показывать значение анодного напряжения U_A открытого тиристора. Изменяя величину U_A, найти зависимость между U_A и I_A в пределах от I_Amax до величины анодного тока, равного удерживающему току I_уд, то есть минимальному анодному току, необходимому для поддержания тиристора в открытом состоянии при заданном режиме в цепи управляющего электрода. При значениях I_A<I_уд тиристор переходит в закрытое состояние. Перед повторным его включением следует отключить электронный вольтметр, либо переключить его на предел больший, чем величина U_вкл. Зависимость между I_A и U_A представить в виде таблицы.

3.6. Построить выходные вольтамперные характеристики тиристора I_A=f(U_A)|_Iu=const . Показать на характеристиках точки, соответствующие статическим параметрам тиристора: U_вкл, I_вкл, I_уд, U_откр (U_ост).

3.7. Убедиться, что при достаточно больших значениях анодного тока выключение тиристора может производиться только по анодной цепи (путем уменьшения анодного тока до значения I_A<I_уд), а при небольших анодных токах выключение возможно и по цепи управления (путем уменьшения до нуля величины тока I_У).

4. Содержание отчета.

4.1. Название работы и ее цель.

4.2. Параметры типового режима тиристора и схема расположения его выводов.

4.3. Схема для снятия характеристик тиристора.

4.4. Результаты измерений и вычислений в виде таблиц, графиков, расчетов.

4.5. Критическая оценка полученных результатов и сопоставление их с данными литературы.

5. Контрольные вопросы.

5.1. Изобразите выходные вольтамперные характеристики триодного тиристора. Какие основные области можно выделить на этих характеристиках?

5.2. Какова структура тиристора? В чем заключается его принцип действия?

5.3. Какие существуют типы тиристоров? Как они изображаются на схемах? Расскажите о системе обозначений тиристоров.

5.4. Какие вы знаете параметры тиристоров?

5.5. Какие вам известны области применения тиристоров?

6. Литература.

Батушев В.А. Электронные приборы. М.: В. школа, 1980, с. 175-182.

Пасынков В.В., Чиркин Л.К., Шинков А.Д. Полупроводниковые приборы. М.: В. школа, 1973, с. 216-231.

Прянишников В.А. Электроника. М.: Бином-Пресс, 2006, с. 62-68.

Лабораторная работа №4.

Терморезисторы.

1. Цель работы.

Снять и изучить характеристики и определить параметры терморезисторов прямого нагрева.

2. Описание установки.

Для снятия вольтамперной характеристики терморезисторов применяется схема рис. 9.1, размещенная на лицевой панели лабораторного стенда.

Для снятия температурной характеристики терморезисторы помещаются в термостат. Температура в термостате измеряется ртутным термометром, а сопротивление терморезистора - омметром.

3. Задание.

3.1. Записать паспортные параметры и зарисовать конструкцию терморезисторов ММТ-1, СТ-1, Т8С1М.

3.2. Снять вольтамперную характеристику терморезисторов. Для снятия характеристики испытуемый терморезистор подключают к схеме рис. 9.1, ручку потенциометра U2 поворачивают влево до упора и включают стенд в сеть ~220В. Постепенно увеличивая ток 0 до значения, соответствующего максимально допустимой мощности рассеяния, производят отсчет тока и соответствующего ему напряжения. По полученным значениям тока и напряжения строят вольтамперную характеристику, откладывая по оси абсцисс ток, а по оси ординат - напряжение. Ввиду тепловой инерционности терморезисторов, отсчет тока и напряжения при снятии характеристики производят после некоторой выдержки, когда установится тепловое равновесие между терморезистором и окружающей средой и прекратятся изменения в показаниях приборов.

3.3. Построить зависимость величины дифференциального сопротивления терморезистора от тока. Дифференциальное сопротивление для различных значений тока находят по формуле , взяв соответствующие приращения тока и напряжения на вольтамперной характеристике терморезистора.

3.4. Снять температурную характеристику терморезисторов. Для снятия характеристики производят нагрев терморезисторов, помещенных в термостат. Измеряют омметром их сопротивления при комнатной температуре, включают нагреватель и повторяют измерения через 10⁰ до температуры 100⁰С.

3.5. Построить графики зависимости сопротивлений терморезисторов от температуры.

3.6. Построить графики зависимости температурных коэффициентов сопротивления от температуры. Для построения этих графиков нужно путем графического дифференцирования экспериментальной кривой R=f(t⁰) найти значения для различных температур через (15..20)⁰С. Графическое дифференцирование производится следующим образом: в интересующей нас точке кривой проводится касательная, на которой строится прямоугольный треугольник с катетами и , параллельными осям координат. Величину (К^-1) находят по формуле (9.1)

3.7. Найти для каждого терморезистора при номинальной температуре коэффициент температурной чувствительности В по приближенной формуле .

4. Содержание отчета.

4.1. Название работы и ее цель.

4.2. Паспортные параметры терморезисторов и рисунки их конструкций.

4.3. Схемы установок для исследования терморезисторов.

4.4. Результаты измерений и вычислений в виде таблиц, графиков, формул, расчетов.

4.5. Критическая оценка полученных результатов и сопоставление их с данными литературы.

5. Контрольные вопросы.

5.1. Каковы основные характеристики терморезисторов?

5.2. Назовите основные параметры терморезисторов и дайте их определение.

5.3. Какие материалы используются в терморезисторах и позисторах?

5.4. Назовите основные типы терморезисторов.

5.5. Каковы области применения терморезисторов?

6. Литература.

Пасынков В.В., Чиркин Л.К., Шинков А.Д. Полупроводниковые приборы. М.: В. шк., 1973, с. 308-328.

Мартюшов К.И., Зайцев Ю.В. Нелинейные полупроводниковые резисторы. М.: Энергия, 1968, с. 7-51.

Лабораторная работа №5.

Характеристики транзистора.

1. Цель работы.

Снять и изучить статические характеристики транзистора для схемы его включений с общей базой и общим эмиттером. Определить h-параметры и рабочие параметры транзистора.

2. Описание установки.

Работа проводится на лабораторном стенде для определения h-параметров (см. л.р. № 6).

На лицевой панели этого стенда изображены схемы включения транзистора ОБ и ОЭ. Здесь же расположены приборы для измерения входных и выходных токов напряжений, ручка переключателя П1 для включения схем ОБ и ОЭ, ручки потенциометров R1 и R2 входного тока I₁ и выходного напряжения U₂, клеммы для подключения испытуемого транзистора, клеммы для подключения источника питания.

При снятии характеристик в схеме ОБ прибором мА₁ измеряют ток эмиттера. В этом случае прибор зашунтирован сопротивлением, расширяющим предел измерения до 10 мА. При снятии характеристик в схеме в схеме ОЭ этим же прибором без шунта, с пределом измерения 100 мкА, измеряется ток базы. В схеме ОБ напряжение на эмиттере, а в схеме ОЭ напряжение на базе, измеряются вольтметром V1. Напряжение и ток в цепи коллектора измеряются вольтметром V2 и миллиамперметром мА₂.

3. Задание.

3.1. Записать параметры типового режима испытуемого транзистора МП41А.

3.2. Снять семейства выходных характеристик I_K=f(U_K) при I_Э=const и характеристик обратной связи U_Э=f(U_K) при I_Э=const транзистор в схеме ОБ. Для снятия характеристик ручки потенциометров R1 и R2 поворачивают до влево до упора, подключают к стенду испытуемый транзистор и выпрямитель, включают схему ОБ. Ручкой R1 устанавливают входной ток I_Э, который в процессе снятия характеристик поддерживают постоянным, а ручкой R2 изменяют напряжение на коллекторе. Показания приборов записывают в табл. 1. Рекомендуемые режимы тоже указаны.

I_Э=1; 2; 3; 4; 5 мА

Таблица 1.

По полученным значениям строят характеристики.

3.3. Снять семейства входных характеристик I_Э=f(U_Э) при U_K=const и характеристик передачи I_K=f(I_Э) при U_K=const транзистора в схеме ОБ. Для этого ручкой R2 устанавливают выходное напряжение U_K, которое в процессе снятия характеристик поддерживается постоянным, а ручкой R1 изменяют ток эмиттера I_Э. Показания приборов записывают в табл. 2.

U_K=0;-2;-4 В

Таблица 2.

По полученным данным строят характеристики.

3.4. Построить нагрузочную характеристику в семействе выходных и входных характеристик ОБ транзистора по заданным величинам E_K= -5 В, R_Н= 0,5 кОм, I_МЭ= 2мА и определить в выбранной рабочей точке рабочие параметры K_i, K_U, K_P, P_K, P_вых.

3.5. Снять семейства выходных характеристик I_K=f(U_K) при I_Б=const и характеристик обратной связи U_Б=f(U_K) при I_Б=const транзистора в схеме ОЭ. Для этого ручки потенциометров R1 и R2 поворачивают влево до упора и включают схему ОЭ. Ручкой R1 устанавливают входной ток I_Б, поддерживаемый при снятии характеристик постоянным, и изменяют напряжение U_K ручкой R2. Показания приборов записывают в табл. 3.

I_Б=20; 40; 60; 80; 100 мкА

Таблица 3.

По полученным значениям строят характеристики.

3.6. Снять семейства входных характеристик I_Б=f(U_Б) при U_K=const и характеристик передачи I_K=f(I_Б) при U_K=const в схеме ОЭ. Для этого ручкой R2 устанавливают выходное напряжение U_K, поддерживаемое в процессе снятия характеристик постоянным, а ручкой R1 изменяют ток базы I_Б. Показания приборов записывают в табл. 4.

U_K=0; -2; -4 B

Таблица 4.