Вивчення електричних властивостей напівпровідників

Мета: Експериментально вивчити властивості напівпровідникового діода та тріода.

Обладнання: 1. Джерело електричної енергії. 2. Міліамперметр. З. Мікроамперметр на 100-200 мА. 4. Діод Д7Ж або Д2. 5.Транзистор МП 41. 6. Резистори 1 і 5 кОм. 7. Потенціометр 1,2 МОм. 8. З'єднувальні провідники. 9. Ключ. 10. Вольтметр.

В результаті виконання лабораторної роботи студент повинен

знати: позначення напівпровідникових елементів на схемах, принцип роботи, переваги і недоліки напівпровідникових діода та тріода;

вміти: вмикати в електричне коло діод та тріод, знімати та пояснювати вольтамперну характеристику діода.

Рекомендації. 1. Звернути увагу на полярність напівпровідникових приладів при їх підключенні в електричне коло.

2. Вихід бази приєднуйте завжди першим.

3. На транзистор не подавайте напругу, що перевищує номінальну.

Теорія. Напівпровідники характеризуються іншою ніж провідники провідністю: власною, дірковою (р-типу) і електронною (n-типу).

Якщо в монокристал напівпровідника (наприклад германію), що має провідність n-типу, впаяти краплю напівпровідника (наприклад індію) з провідністю р- типу, то в області, що прилягає до місця контакту напівпровідників, утворюється запірний шар (р-n- перехід), який добре проводить струм в одному напрямку і практично не пропускає струм в іншому напрямку. Ця властивість використовується в напівпровідниковій техніці.

 

ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ

І.Перевірка односторонньої провідності діода.

1. Прочитати опис роботи до кінця.

2. Скласти коло за схемою.

З. Діод Д2 ввімкнути в прямому напрямку: позначка "+" повинна бути повернута до плюса джерела струму. Замкнути коло і зняти покази міліамперметра. Коло розімкнути.

4. Діод Д2 ввімкнути в зворотному (запірному) напрямку. Коло замкнути і переконатись у відсутності струму в колі. Коло розімкнути.

5. 3а результатами спостережень зробити висновок.

ІІ. Зняття вольт-амперної характеристики діода.

1. Скласти електричне коло за схемою, зображеною на малюнку. Діод ввімкнути в пропускному напрямку.

2. 3амкнути коло. Підібрати положення повзунка потенціометра так, щоб вольтметр показав найменше значення напруги. Зняти покази вимірювальних приладів.

3. Переміщувати поступово повзунок потенціометра і зняти не менше 7 значень напруги і сили струму. Коло розімкнути.

4. Результати вимірювань записати в таблицю.

Номер досліду	Струм, що проходить через діод, І, мА	Напруга, подана на діод, U, В
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.

 

5.3а результатами вимірювань побудувати графік залежності сили струму від напруги, відкладаючи по вертикальній осі силу струму в, міліамперах, а по горизонтальній - напругу у вольтах.

ІІІ. Перевірка односторонньої провідності тріода.

1. Зібрати електричне коло за схемою рис.1. Вихід від бази повинен бути приєднаний до " - " джерела струму.

 

рис. 1 рис.2

2. Клему В ключа з'єднати з емітером Е тріода і на короткий час замкнути коло, зняти покази міліамперметра.

3. Клему В ключа з'єднати з колектором К тріода і на короткий час замкнути коло, зняти покази міліамперметра.

4. Перевірити роботу тріода в зворотному напрямку. Для цього провідник від бази з'єднати з клемою "+" джерела електричної енергії, а клему А ключа - із затискачем " рис.2.

5. Повторити п.2 і п.З.

6.3а результатами спостережень зробити висновок.

Контрольні запитання.

1. В чому відмінність провідності провідників і напівпровідників?

2. Як пояснити збільшення питомого опору напівпровідника при зменшенні температури?

3. Що є в схемі тріода вхідним колом і що вихідним?

4. Як потрібно ввімкнути в коло транзистор, щоб він діяв і як діод в прямому напрямку?

5. Що показує вольт- амперна характеристика діода?

6. На графіку зображена вольт- амперна характеристика діода. Визначте, чому дорівнює внутрішній опір діода в пропускному напрямку при U=0,3 В, при I=20 мА, в запірному при U=400 В.

 

Домашнє завдання. Повторити [1]. §21 Л-§21.6

 

 

Лабораторна робота № 9

 

Визначення прискорення вільного падіння з допомогою

Математичного маятника

Мета: Дослідним шляхом визначити прискорення вільного падіння.

Обладнання: 1. Штатив. 2. Кулька з ниткою. 3. Корок з прорізом. 4. Лінійка.

5. Штангенциркуль. 6. Секундомір.

В результаті виконання лабораторної роботи студент повинен

знати: формулу періоду коливань математичного маятника і його закони:

вміти: перевіряти закони коливання математичного маятника на досліді, сформулювати висновки з лабораторної роботи.

Рекомендації. 1. При вимірюванні періоду коливань визначати час якомога більшого числа коливань.

2. Якщо немає секундоміра, можна користуватись годинником із секундною стрілкою,

Теорія. Математичним маятником називається матеріальна точка, підвішена на невагомій і не розтяжній нитці. Моделлю такого маятника може слугувати кулька, підвішена на довгій нитці. Дослідами встановлено закони коливань математичного маятника:

1. Період коливань не залежить від маси маятника і амплітуди його коливань, якщо кут розмаху не перевищує 6⁰.

2.Період коливань математичного маятника визначають із виразу:

Т=2 .

Із цієї формули можна знайти прискорення вільного падіння.

ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ

1.Розташувати штатив на краю столу,

2. Закріпити вільний кінець нитки кульки в лапці штатива.

3. Виміряти діаметр кульки штангенциркулем, довжину нитки лінійкою.

4.Відхилити кульку на невеликий кут і відпустити. З допомогою секундоміра визначити час t, за який маятник здійснить n повних коливань, наприклад 50. 5. Обчислити період повного коливання маятника: Т=t/n.

6. Використовуючи формулу періоду коливань математичного маятника, обчислити прискорення вільного падіння.

7. Дослід повторити 3 рази, змінюючи довжину маятника і число повних коливань його. l_м=l_н+r_к

8. Визначити середнє значення g_ср і знайти відносну похибку 100%

9. Результати вимірювань і обчислень записати в таблицю.

Но­мер дос­ліду	Довжи­на нитки lн,м	Діаметр кульки d, м	Довжина маят­ника l, м	Число повних коли­вань n	Час повних коливань t, с	Період повного­ коливання Т,с	Приско­рення вільного падіння g, м/c^2	Середнє значен­ня gср, м/с^2	Від­носна похибка , %

10. Порівняти результат досліду з табличним значенням прискорення вільного падіння для даної географічної широти.

 

Контрольні запитання.

1. Чи можливо маятниковим годинником користуватись в умовах невагомості?

2. В яких положеннях діюча на кульку повертаюча сила буде максимальною? рівною нулю?

3. Найбільша швидкість кульки в момент, коли вона проходить положення рівноваги. Яким за модулем і напрямом при цьому буде прискорення кульки?

4. Спостерігаючи за рухом кульки протягом одного періоду, вкажіть чи буде він рівноприскореним?

 

Домашнє завдання Розв'яжіть задачі [2] № 19.27, № 19.30.

 

 

Лабораторна робота № 10