Прежде чем приступать к выполнению работы, следует внимательно рассмотреть передние панели используемых приборов и уяснить назначение ручек управления. В данной работе исследуются характеристики кремниевого сплавного диода Д226 и германиевого сплавного p-n-p -транзистора МП26.
З а д а н и е 1. Исследовать переходные характеристики диода при включении и выключении прямого тока, определить начальное r б0 и конечное r б уст значения сопротивления базы, время жизни неравновесных носителей в базе t p.
Установить с помощью переключателя S1 макета R 2=50кОм. Подсоединить выход генератора Г5-54 и вход канала 1 осциллографа к входным клеммам макета, вход канала 2 осциллографа подсоединить к выходным клеммам макета. Установить режим внешней синхронизации осциллографа от генератора. Установить: длительность импульса – 5мкс, полярность – положительная, временной сдвиг – 0…I мкс, частота повторения – 10 кГц, масштаб по оси “ x ” – 5 мкс/см. Масштабы по оси “ y ”выбираются в соответствии с измеряемыми напряжениями. Установить амплитуду импульса Е2 =20В, контролируя ее осциллографом.
|
|
Зарисовать осциллограмму напряжения на диоде, указав масштабы по осям напряжения и времени.
По осциллограмме определить требуемые параметры: r б0, r б уст (см.ф-лу 1), t p (см.ф-лу 4).
Примечание. При нахождении параметров удобнее производить отсчет непосредственно с экрана осциллографа, выбирая нужный участок осциллограммы, оптимальную чувствительность и скорость развертки осциллографа.
З а д а н и е 2. Зарисовывать осциллограммы напряжения и тока диода при переключении из прямого направления на обратное, определить амплитуды прямого и обратного тока (I 1 ,I 2) и длительность плоской вершины обратного тока t р. Сравнить экспериментальные значения t р с рассчитанными по формуле (5) по значению t p, найденному в Задании 1.
Режим работы генератора Г5-54 – такой же, как и в задании 1 (устанавливается при R 2=50 кОм). Подсоединить макет к сети постоянного тока 12 В с помощью специального разъема. Установить сопротивление в цепи обратного смещения диода R д = 10 кОм. Снять осциллограммы для двух значений Rг=5 кОм и Rг=2 кОм, установив масштаб по оси “ x ” – 2 мкс/см.
Примечание. Обратить особое внимание на правильность расположения осей координат на осциллограммах напряжения. Напряжение на токоснимающем сопротивлении измеряется при переключении S 4 в нижнее положение, напряжение 0,1 В соответствует току 1 мА.
З а д а н и е 3. В схеме с общим эмиттером исследовать переходные характеристики транзистора при большом входном сигнале. Найти ток базы I бн, соответствующий границе режима насыщения, и снять зависимости времени задержки фронта t зф, длительности фронта t ф, времени рассасывания t р и времени среза t с для двух значений степени насыщения: S= 10 и S= 20. Зарисовать одну из осциллограмм напряжения на коллекторе.
|
|
3.1. Установить длительность отпирающего импульса – 50 мкс, полярность выходного импульса и импульса синхронизации – отрицательная, частота повторения – 10 кГц, временной сдвиг – 0-1 мкс. Установить на макете сопротивление генератора R 2 = 50 кОм, сопротивление нагрузки R к = 10 кОм. Установить нулевую линию каналов 1 и 2 осциллографа в верхней части экрана, скорость развертки – 10 мкс/см, масштаб по оси “ y ” канала 2 – 2 В/см, канала 1 – 0,5 В/см.
Регулируя амплитуду отпирающего импульса, получить осциллограмму напряжения на коллекторе, характерную для ключевого режима. Уменьшая амплитуду импульса, добиться исчезновения задержки напряжения на коллекторе после окончания импульса (т.е. t р=0). Ток базы при этом соответствует граничному значению I бн. Измерить амплитуду импульса и вычислить I бн.
3.2. Установить длительность отпирающего импульса – 5 мкс, скорость развертки – 5 мкс/см, масштаб по оси “ y ” канала 1 – 2 В/см. Переключить S1 в положение R 2=5 кОм, ток базы при этом увеличится в 10 раз (I б1=10 I бн), что соответствует S= 10.
Зарисовать осциллограммы отпирающего импульса и напряжения на коллекторе.
Измерить характерные времена задержки t зф, t ф, t р, t с. Измерение времен следует проводить с максимально возможной точностью, выбирая соответствующую длительность развертки.
3.3. Увеличить амплитуду отпирающего импульса в 2 раза (S= 20). Повторить измерения t зф, t ф, t р, t с.
3.4. Из полученных экспериментальных данных вычислить параметры В (см.ф-лу 8.а.), t оэ (см.ф-лу 15), (см.ф-лу 14) (см.ф-лу 20).
Экспериментальные результаты оформляются в виде таблицы
Iб1, мА | S | t зф, мкс | t ф , мкс | t р, мкс | t c, мкс | t оэ | ||
Содержание отчета
Отчет по лабораторной работе должен содержать:
1. Исследуемые схемы включения диода и транзистора.
2. Осциллограммы напряжения и тока диода и рассчитанные параметры согласно заданиям 1 и 2.
3. Типичную осциллограмму напряжения на коллекторе в ключевом режиме работы.
4. Таблицу экспериментальных данных по заданию 3.
5. Выводы по каждому заданию.
Вопросы для самоконтроля.
1. Какие физические процессы определяют переходные характеристики диода и транзистора в импульсном режиме?
2. Как по осциллограмме напряжения на диоде найти сопротивление базы и время жизни носителей базы?
3. Что понимают под временем установления прямого напряжения диода?
4. Нарисуйте осциллограммы напряжения и тока диода в режиме переключения. Как изменяются осциллограммы при уменьшении сопротивления в цепи обратного смещения диода?
5. Чем отличаются режимы работы транзистора при малой и большой амплитуде импульса входного сигнала?
6. Что понимают под временем включения и временем выключения транзистора?
7. Как найти ток базы I бн, соответствующей границе режима насыщения?
8. Как определить коэффициент передачи тока в режиме большого сигнала?
9. Как зависят длительность фронта, время рассасывания и время спада от амплитуды отпирающего импульса тока базы? Как по этим зависимостям найти эквивалентную постоянную времени , среднее время жизни носителей и усредненную емкость коллекторного перехода ?
ЛИТЕРАТУРА
1. Аваев Н.А., Шишкин Г.Г. Электронные приборы: Учебник для вузов / Под ред. Г.Г. Шишкина. – М.: Изд-во МАИ, 1996, с.187-194.
2. Степаненко И.П. Основы микроэлектроники: Учеб. Пособие для вузов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2001, с.384-303.