Страницу Назад
Поискать другие аналоги этой работы
Элементная база телекоммуникационных систем. Лабораторная работа №1 .Вариант №08 (2021 год)ID: 219215Дата закачки: 03 Июля 2021 Продавец: ilya2213 (Напишите, если есть вопросы) Посмотреть другие работы этого продавца Тип работы: Работа Лабораторная Описание: 1 Задание на подготовку к выполнению лабораторной работы Тема: Исследование полупроводниковых устройств Цель работы: 1. Изучить характерные свойства электронно-дырочного перехода, определяющие характеристики выпрямительного диода и стабилитрона (лекция №2). 2. Приобрести навыки работы с измерительными приборами, а также по обработке и оформлению полученных результатов. Выполнению данной работы должна предшествовать предварительная подготовка, состоящая в следующем: 1. Изучение темы и цели лабораторной работы. 2. При изучении теоретического материала в объеме материала лекций и теоретического введения обратить внимание на следующие основные вопросы: - физические процессы, определяющие одностороннюю проводимость электронно-дырочного перехода; - энергетическую диаграмму р-n перехода; - типы пробоя электронно-дырочного перехода и его вольтамперная характеристика (ВАХ); - основные параметры, характеризующие выпрямительные диоды и стабилитроны. 3. Оформление заготовки для отчета (см. раздел 6). 4. Выполнение указаний разделов 4 и 5. Номер варианта для выполнения лабораторной работы должен выбирается по двум последним цифрам номера пароля. Варианты приведены в Приложении А. 2 Теоретическое введение Электронно-дырочный переход (р-n переход) – это контакт двух проводников с различным типом проводимости. Изготовляется он обычно из одного кристалла полупроводника, в котором формируются области с повышенной концентрацией акцепторной примеси (р-область) и донорной примеси ( n-область). В зависимости от технологии изготовления существуют различные типы р-n переходов, например - резкий или плавный р-n переходы. В резком переходе область изменения концентрации примеси значительно меньше толщины области пространственного заряда, который образуется за счет диффузии электронов и дырок, а в плавном переходе - наоборот. Если переход находится в равновесии (внешнее электрическое поле отсутствует), то его состояние определяется двумя конкурирующими процессами: 1) диффузией основных носителей - дырок из р-области в n-область и диффузией электронов в обратном направлении; 2) дрейфом неосновных носителей под действием поля перехода. В условиях равновесия полный ток через переход (дрейфовый плюс диффузионный) носителей каждого знака равен нулю . Если приложить к переходу разность потенциалов U, то величину полного тока через переход можно попытаться определять по следующей приближённой формуле: , (2.1) где: – ток насыщения (Iобр max); [ А ] q – заряд электрона; [ К ] k – постоянная Больцмана; [ Дж/К ] T – абсолютная температура; U – приложенное к переходу внешнее напряжение, причем «+» (плюс) – соответствует прямому напряжению, «–» (минус) – соответствует обратному напряжению; [ В ]. Вольт – амперная характеристика диода представлена на рисунке 2.1. Рисунок 2.1 - Вольт – амперная характеристика диода ВАХ диода можно описать математической формулой (2.2.). , (2.2) где T = kT/qe – температурный потенциал. В данной лабораторной работе принять T = 25 мВ (при Т=300К); I0 – тепловой ток. В лабораторной работе принять I0 = 2,48•10-11А. Формула описывает ВАХ идеального диода. Но в данной формуле не учтено влияние сопротивлений в p-n областях на ВАХ диода. При учете сопротивления в p-n области формула (2.2) может быть представлена иначе: (2.3) При подаче обратного напряжения U на определенном интервале образуется обедненная зона. При приближении величины обратного напряжения к величине пробойного напряжения UП напряженность электрического поля в обедненной зоне создает силу такой величины, чтобы 2вырвать2 электрон из дырки в атоме основного полупроводника, который был вынужден отдать свой электрон для создания ковалентных связей акцептора. Этот электрон при встрече с атомом «выбивает» электрон, оставляя дырку и т.д, образуется лавина электронов, перемещающихся через p-n переход к «плюсу». Происходящий процесс характеризуется коэффициентом лавинного размножения М. (М = 3 для германия (Ge), М = 5 для кремния (Si), причем всегда должно выполняться |U|<|UП| (при U=UП коэффициент М=, I=). ВАХ стабилитрона представлена на рисунке 2.2. Рисунок 2.2 - Вольт – амперная характеристика стабилитрона Ток стабилитрона определяется по формуле (2.3). . (2.3) Обратную ветвь ВАХ стабилитрона можно описать формулой (2.4). , (2.4) где Iл = 10-4А – обратный (дрейфовый) ток в обедненной зоне; Uст - номинальное напряжение стабилизации; М – коэффициент лавинного размножения (в работе принять М=5). 3 Задание на выполнение лабораторной работы 3.1 Расчётная часть работы 1. Выбрать диод, в соответствии с вариантом и записать значения следующих параметров диода: - предельно-допустимый постоянный прямой ток ; - предельно-допустимое обратное напряжение . Значения и найти для соответствующего варианта, используя ресурсы Internet. 2. Построить прямую ветвь ВАХ диода. Для построения прямой ветви ВАХ использовать формулу 2.2. 3. Задать 6 значений прямого тока, которые вычисляются по выражениям во 2-м столбце таблицы 3.1. Полученные значения являются рекомендуемыми, их допускается округлять до ближайшего «удобного» числа. Таблица 3.1 - Прямая ветвь ВАХ диода типа ... № , mA , В 1 2 3 1. 0.05 2. 0.1 3. 0.3 4. 0.5 5. 0.7 6. 0.95 4. Выбрать стабилитрон, в соответствии с вариантом и записать значения следующих параметров стабилитрона: - минимальный ток стабилизации ; - максимальный ток стабилизации ; - номинальное напряжение стабилизации . Значения , и найти для соответствующего варианта, используя ресурсы Internet. 5. Построить обратную ветвь ВАХ стабилитрона. Для построения обратной ветви ВАХ использовать формулу 2.4. 6. Задать 5 значений обратного тока, которые вычисляются по выражениям во 2-м столбце таблицы 3.2. Полученные значения являются рекомендуемыми, их допускается округлять до ближайшего «удобного» числа. Таблица 3.2 - Обратная ВАХ стабилирона типа ... № , mA , В 1 2 3 1. 0.5Iст min 2. Iст min 3. 0.2Iст max 4. 0.5Iст max 5. 0.95Iст max 3.2 Экспериментальная часть работы Для проверки рассчитанных значений выполнить измерения, используя виртуальный универсальный лабораторный стенд. Основные сведения работы на виртуальном стенде приведены в Приложении Б. 1. С помощью измерительной схемы, приведенной в приложении Б (рисунок Б.6), исследовать прямую ветвь ВАХ выпрямительного диода определенной марки, выбранной из Приложения А. Построить графики в одних осях с ВАХ, рассчитанной в п.3.1. В данной лабораторной работе расчет производится только для идеального случая. Отклонения в расчетной и исследуемой частях могут отличаться на 10-25%. 2. С помощью измерительных схем рисунков Б.7 и Б.8 исследовать прямую и обратную ветви ВАХ стабилитрона определенной марки, выбранной из Приложения. Построить их графики в одних осях с ВАХ стабилитрона, рассчитанной в п.3.1. Расчетные значения и значения, полученные экспериментальным путем, могут отличаться в пределах 10-30%, т.к. в математической формуле (2.4) приняты фиксированные значения параметров. 4 Рекомендации к выполнению исследований 4.1 Исследование прямой ветви ВАХ диода 1. Собрать схему, представленную на рисунке Б.6. 2. Задать те же 6 значений прямого тока источника I1, ( таблица 3.1). Для каждого установленного измерить по показаниям V1 прямое напряжение, результаты измерений записать в 3-й столбец таблицы 4.1. При оформлении отчёта в первый столбец вместо выражений вписать вычисленные значения. При оформлении таблицы в отчёте рекомендуется фиксировать значения токов и напряжений в тех единицах, которые являются наиболее оптимальными. Таблица 4.1 - Прямая ветвь ВАХ диода типа ... № , mA , В 1 2 3 1. 0.05 2. 0.1 3. 0.3 4. 0.5 5. 0.7 6. 0.95 4.2 Исследование обратной ветви ВАХ стабилитрона 1. Собрать схему рисунка Б.7, установив тип стабилитрона (выбирается в соответствии с вариантом). 2. Измерить по вольтметру напряжение стабилитрона при 5 рекомендуемых значениях обратного тока (аналогично таблице 3.2). Вычисленные значения тока устанавливаются с помощью источника . Измеренные и установленные значения занести в таблицу 4.2. Таблица 4.2 - Обратная ВАХ стабилирона типа ... № , mA , В 1 2 3 1. 0.5Iст min 2. Iст min 3. 0.2Iст max 4. 0.5Iст max 5. 0.95Iст max 4.3 Исследование прямой ветви ВАХ стабилитрона 1. Изменить включение стабилитрона - перейти к схеме, представленной на рисунке Б.8. 2. Измерить прямое напряжение при 5 рекомендуемых значениях тока , указанных во 2-м столбце таблицы 4.3. Измеренные и установленные значения занести в таблицу 4.3. Таблица 4.4 - Прямая ВАХ стабилитрона типа ... № , mA , В 1 2 3 1. 1 2. 4 3. 10 4. 15 5. 21 3.По значениям таблиц 4.2 и 4.3 построить графики прямой и обратной ветви ВАХ стабилитрона. 5 Содержание отчета 1. Тема и цель лабораторной работы. 2. Таблица 3.1 3. Таблицы наблюдений 4.1, 4.2, 4.3. 4. Графики ВАХ исследованных диодов и стабилитронов (рассчитанные и измеренные). 5. Выводы по результатам проведенных исследований. Рекомендуемая литература 1. Савиных Л.С. Физические основы электроники: Учебное пособие. – Новосибирск: Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики, 1998. 2. Савиных В. Л. Физические основы электроники. Методические указания и контрольные задания. –Новосибирск: Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики, 2002. 3. Баюков А.В. Полупроводниковые приборы. Диоды, тиристоры, оптоэлектронные приборы: Справочник.– М.: Энергоатомиздат, 1987. – 744с. Приложение А ДИОДЫ ВАРИАНТЫ ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ВАРИАНТЫ ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ВАРИАНТЫ ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ СМОТРИТЕ СКРИН!!! СТАБИЛИТРОНЫ ВАРИАНТЫ ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ВАРИАНТЫ ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ВАРИАНТЫ ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ СМОТРИТЕ СКРИН!!!! Используя ресурсы интернета скачать программу EWB для работы на виртуальном стенде. По ссылке soft.sibnet.ru>soft/25729-electronic-workbench открывается программа EWB. При входе в программу Electronics Workbench может появляться надпись could not file, которую следует закрыть и продолжать работу в программе. Панель инструментов стенда представлена на рисунке Б.1. Рисунок Б.1 – Панель инструментов стенда Схемы исследуемых устройств «собираются» с помощью панели инструментов для построения схемы (рисунок Б.2 а) и панели инструментов для измерений (рисунок Б.2 б): а) б) Рисунок Б.2 – Панели инструментов для построения схемы (а) и для измерений (б) Для выполнения данной лабораторной работы понадобятся источник напряжений, амперметр, вольтметр и диоды (выпрямительный и опорный). Диод вызывается из панели «Diodes» (рисунок Б.3), появляющейся при нажатии третьей кнопки панели инструментов для построения схемы, представленной на рисунке Б.2 а. Источник напряжения « » вызывается из панели источников «Sources» (рисунок Б.4), появляющейся в виде всплывающего меню нажатием первой кнопки панели, представленной на рисунке Б.2 а. Рисунок Б.4 – Панель источников «Sources» Амперметр и вольтметр выбираются из панели индикаторов (рисунок Б.5), вызываемой нажатием первой кнопки панели измерителей (рисунок Б.2 б). Величина ЭДС, а также параметры пассивных элементов схем устанавливается следующим образом: а) курсор «мыши» наводится на соответствующий элемент схемы; б) «кликаньем» правой кнопки вызывается всплывающее меню, из которого вызывается пункт «component properties»; с) далее выбирается пункт «value», в котором устанавливается требуемая величина и единица измерения настраиваемого параметра. Типы (марки) диодов и других активных элементов выбираются следующим образом: а) курсор «мыши» наводится на соответствующий элемент схемы; б) «кликаньем» правой кнопки вызывается всплывающее меню, из которого вызывается пункт «component properties»; с) далее из списка «library» выбирается библиотека, а из списка «models» – соответствующий тип диода. Функционирование схемы запускается с помощью переключателя , расположенного в правой части панели инструментов (рисунок Б.1). Кнопкой «pause» можно останавливать функционирование; повторным нажатием – снова разрешать функционирование схемы. Схемы для снятия ВАХ диода Схемы для снятия ВАХ стабилитрона Комментарии: Лабораторная работа 1 01.07.2021 Зачет Лабораторная работа № 1 выполнена верно Елистратова Ирина Борисовна Размер файла: 56,7 Кбайт Фаил: 
(.rar)
------------------- Обратите внимание, что преподаватели часто переставляют варианты и меняют исходные данные! Если вы хотите, чтобы работа точно соответствовала, смотрите исходные данные. Если их нет, обратитесь к продавцу или к нам в тех. поддержку. Имейте ввиду, что согласно гарантии возврата средств, мы не возвращаем деньги если вариант окажется не тот. -------------------
Скачано: 3 Коментариев: 0 |
||||
Есть вопросы? Посмотри часто задаваемые вопросы и ответы на них. Опять не то? Мы можем помочь сделать! |
||||
Вход в аккаунт:
Страницу Назад
Cодержание / Элементная база телекоммуникационных систем / Элементная база телекоммуникационных систем. Лабораторная работа №1 .Вариант №08 (2021 год)
Вход в аккаунт: