Исследование полупроводниковых диодов, тиристоров и транзисторов. Принципы работы диодов, стабилитронов тиристоров и транзисторов на основе их вольтамперных характеристик

 ПРОМЫШЛЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА   И ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ

                                                  ТЕХНИКА

                               ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

          по одноименному курсу для студентов             специальности 1-43 01 07 «Техническая 

       эксплуатация энергооборудования организаций»

Гомель  2009

Рекомендовано научно-методическим советом  энергетического факультета ГГТУ им. П. О. Сухого

Содержит девять лабораторных работ. Каждая работа включает краткие технические сведения, описание лабораторной установки, требования по технике безопасности.

Для студентов специальности 1-43 01 07 «Техническая эксплуатация энергооборудования организаций.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА  1 (2 часа)

Тема: Исследование полупроводниковых диодов, тиристоров и транзисторов

Цель работы: Изучить принципы работы диодов, стабилитронов тиристоров и транзисторов на основе их вольтамперных характеристик.

Краткие теоретические сведения

Электронно-дырочный переход (p-n переход) – это область на границе двух полупроводников с противоположным типом электропроводности. Основными электрическими зарядами в полупроводнике типа nявляются электроны, а в полупроводнике типа р – дырки.

Диод – это полупроводниковый элемент электронной техники, выполненный на основе одного p-n перехода и обладающий вентильными свойствами, то есть способностью проводить электрический ток только в одном направлении. Диод имеет два электрода – анод и катод.

Стабилитрон – это полупроводниковый диод, функционирующий в условиях электрического пробоя обратносмещенного p-n перехода и обладающий способностью стабилизировать постоянное напряжение. Условные обозначения и вольтамперные характеристики диода и стабилитрона показаны на рис. 1.1 (а – диод; б – стабилитрон).

                                          а)                                                         б)

Рис. 1.1

Тиристор – это элемент, состоящий из трех p-n переходов и выполняющий функцию управляемого диода или электронного (бесконтактного) ключа. Тиристор имеет три электрода: анод, катод и управ-

ляющий электрод. Условное обозначение и семейство вольтамперных характеристик тиристора показаны на рис. 1.2.

Рис. 1.2

Биполярный транзистор – это элемент, выполненный на основе двух p-n переходов и способный усиливать электрический ток  или выполнять функцию электронного (бесконтактного) ключа. Биполярный транзистор имеет три электрода: базу, коллектор и эмиттер. Условное обозначение и семейство вольтамперных (ВАХ) характеристик биполярного транзистора показаны на рис. 1.3 (б – выходные ВАХ; в – входная ВАХ).

Коллектор

Эмиттер

                      а)                                     б)                                               в)

Рис. 1.3

Описание лабораторной установки

На плате лабораторного стенда размещены исследуемые полупроводниковые элементы: точечный кремниевый диод VD₁, точечный германиевый диод VD₂ , кремниевый выпрямительный диод VD₃, стабилитрон VD₄, тиристор VS и биполярный транзистор VТ₁. На вертикальной панели стенда установлены микроамперметры РА₁ и РА₂. С помощью переключателей SB₁ и SB₂ изменяются полярности подключения источников питания U_п к потенциометрам R₁ и R₂, регуляторы которых выведены на плату под шлиц отвертки. Питание стенда осуществляется от сети 220 В и включается тумблером «Сеть» с сигнальным светодиодом.

Для выполнения работы помимо лабораторного стенда необходим также цифровой вольтметр.

Порядок выполнения работы:

1.  Исследование вольтамперных характеристик (ВАХ) диодов.

1.1.  Установите регуляторы потенциометров R₁ и R₄ в крайнее левое положение. Переключатели SB₁ и SB₂ установите в положение

«+».

1.2.  С помощью гибкой перемычки соберите схему для исследования начального участка ВАХ диода VD₁, показанную на рис. 1.4.

Для этого соедините на стенде точки 3 и 6. Цифровой вольтметр подключите между точками 3 и 0.

1.3.  Включите питание стенда и цифрового вольтметра.

1.4.  Увеличивая напряжение потенциометром R₁, снимите показания микроамперметра и вольтметра. Результаты измерений занесите в табл. 1.1.

Таблица 1.1

Iпр, мА
Uпр, В

1.5. Установите потенциометр R₁ в крайнее левое положение и отключите стенд. Разберите схему.

1.6. С помощью гибкой перемычки соберите схему для исследования насыщенного участка ВАХ диода VD₁, показанную на рис. 1.5.

Для этого соедините на стенде точки 11-6. Цифровой вольтметр подключите между точками 11 и 0.