Описание лабораторного занятия № 14

«Изучение проводимости тока в полупроводниках»

(наименование лабораторного занятия)

по дисциплине «ФИЗИКА»

(наименование дисциплины)

 

 

Цель занятия: научиться собирать электрическую цепь, содержащую полярные элементы; изучить свойства р-n-перехода в диоде и транзисторе; научиться определять характеристики эти полупроводниковых элементов.

Оборудование: Источник тока(2 шт.), миллиамперметр., микроамперметр на 100-200 мА, диод Д7Ж или Д2, транзистор ПI3, резисторы (постоянное сопротивление) 1 и 5 кОм, потенциометр 1,2 Мом, провода соединительные, ключ (2 шт.), вольтметр на 4 В, доска монтажная, миллиметровая бумага.

Теоретическая часть. Полупроводники характеризуются отличной от проводников проводимостью: собственной, дырочной (p-типа) и электронной (n-типа).

Если в монокристалл полупроводника (например, германия), обладающего проводимостью n-типа, впаять каплю полупроводника (например, индия) с проводимостью p-типа, то в области, примыкающей к месту контакта полупроводников, образуется запирающий слой - p-n-переход (рис.1), который хорошо проводит ток в одном направлении и практически не проводит ток в другом направлении. Это свойство используется
в полупроводниковой технике.

Рис.1

 

Ход работы.

1. Проверка односторонней проводимости диода.

1. Прочесть работу до конца.

2. Составить цепь по схеме, изображенной на рис.2.

Рис.2.

3. Диод Д2 включить в прямом (пропускном) направлении: отметка «+» должна быть обращена к плюсу источника ЭДС. Замкнуть цепь и отметить показания Цепь разомкнуть.

4. Диод Д2 включить в обратном (запирающем) направлении. Цепь замкнуть и убедится в отсутствии тока в цепи. Цепь разомкнуть.

5. По результатам наблюдения сделать вывод.

 

II. Снятие вольт-амперной характеристике диода.

1. В схеме, изображенной на рис.3 Диод включить в пропускном направлении.

Рис.3.

2. Замкнуть цепь. Подобрать положение движка потенциометра так, чтобы вольтметр показал самое малое напряжение. Снять показания измерительных приборов.

3. Перемещать постепенно движок потенциометра и снять не менее пяти значений напряжения и силы тока. Цепь разомкнуть.

4. Результаты измерения записать в таблицу.

Номер опыта	Ток, проходящий через диод, I,мА	Напряжение, поданное на диод, U,B

 

5. По результатам измерений построить на миллиметровый бумаге ВАХ, откладывая по оси ординат силу тока в миллиамперах, а по оси абсцисс – напряжение в вольтах.

Дополнительное задание.

1. Проверка односторонней проводимости транзистора.

1. Собрать цепь по схеме, изображенной на рисунке 3. Вывод от базы должен быть обращен к «-» источникам тока.

2. Клемму B ключа соединить с эмиттером Э транзистора и на короткое время замкнуть цепь, отметить показание миллиамперметра.

3. Клемму B ключа соединить с коллектором К транзистора и на короткое время замкнуть цепь, отметить показание миллиамперметра.

4. Проверить работу триода в обратном направлении. Для этого вывод базы соединить с зажимом «+» источника электрической энергии, а клемму А ключа - с зажимом «-» рис.3
5. Повторить п. 2 и 3
6. По результатам наблюдения сделать соответствующий вывод.

Рис. 3 Рис. 4

1. Составить цепь по схеме, изображенной на рис. 4.
2. Замкнуть цепь. Снять показания миллиамперметра (I_к– ток коллектора) и микроамперметра(I_б- ток базы).
3. Вычислить ток эмиттера (I_э = I_б + I_к), затем коэффициент усиления по току для схемы с общим эмиттером β:

β = I_к·

4.Результаты измерения и вычисления записать в табл. 2.

Сила тока в цепи эмиттера Iэ, A	Сила тока в цепи коллектора Iк, А	Коэффициент усиления по току B,%

 

Методические рекомендации.

1. При выполнении работы:
а) вывод базы присоединяйте всегда первым;
б) на транзистор не подавайте напряжение, превышающие поминальное (номинальное напряжение для данного типа транзистора определяется по справочнику);
в) не размыкайте цепь базы при наличии напряжения на коллекторе и эмиттере.
2. При выполнении п. I и III удобнее пользоваться кнопочными выключателями.
3. Для данной работы необходимо заранее подобрать все детали схем из набора «Радиоконструктор на полупроводниках».
4. Оборудование для работы можно приобрести в радиомагазинах. В этом случае диоды и транзисторы для удобного включения

в монтажно-лабораторную схему электрической цепи должны быть заранее смонтированы на микроплатах. В качестве монтажной доски можно использовать любой электроизоляционный материал (диэлектрический картон, плексиглас, текстолит и т. д.).

Контрольные вопросы.

1. В чем различие проводимости проводников и полупроводников?

2. Как объяснить уменьшение удельного сопротивления полупроводника при повышении температуры?

3. Что является в схеме транзистора входной цепью и что – выходной?

4. Как следует включить в цепь транзистор, чтобы он действовал и как диод в прямом направлении?

5. Что показывает вольт - амперная характеристика диода?

6. На рис. 5 изображена вольт-амперная характеристика полупроводникового диода. Определить, чему равно внутреннее сопротивление диода в пропускном направлении при U = 0,3B, в запирающем направлении при U = - 400 B.

Объяснить, почему сила тока в проходном направлении с увеличением напряжения растет очень быстро, в запирающем же направлении –

очень малая и почти не меняется с ростом напряжения.

Рис. 5

 

 

 

Министерство о образования и науки Краснодарского края

 

Государственное БЮДЖЕТНОЕ образовательное учреждение

среднего профессионального образования

 

«Новороссийский колледж радиоэлектронного приборостроения» КРАСНОДАРСКОГО КРАЯ