Лабораторные работы № № 1-2 по дисциплине: Физические основы электроники

Лаб. работа №1.
Исследование статических характеристик полупроводниковых диодов
1 . Цель работы
Изучить устройство полупроводникового диода, физические процессы, происходящие в нем, характеристики, параметры, а также типы и применение полупроводниковых диодов.
2. Подготовка к работе
2.1 Изучить следующие вопросы курса:
2.1.1 Электрические свойства полупроводников. Собственные и примесные полупроводники.
2.1.2 Электронно-дырочный переход, его характеристики и параметры. Прямое и обратное включение p-n перехода.
2.1.3 Вольтамперные характеристики и параметры полупроводниковых диодов, выполненных из различных материалов.
2.1.4 Влияние температуры на характеристики и параметры диодов.
2.1.5 Типы полупроводниковых диодов, особенности их устройства, работы и характеристики. Применение.
2.2 Ответить на следующие контрольные вопросы:
2.2.1 Что такое собственная и примесная проводимость полупроводника?
2.2.2 Объяснить образование электронно-дырочного перехода.
2.2.3 Что такое контактная разность потенциалов? Как она образуется?
2.2.4 Чем определяется толщина p-n перехода?
2.2.5 Нарисовать потенциальные диаграммы p-n перехода при отсутствии внешнего напряжения, и при включении его в прямом и обратном направлениях?
2.2.6. Рассказать о прохождении токов через p-n переход: при отсутствии внешнего напряжения, при прямом включении и при обратном включении.
2.2.7. Сравнить теоретическую и реальную вольтамперную характеристики p-n перехода, указать участки, которые соответствуют состоянию электрического и теплового пробоя.
2.2.8. Сравнить вольтамперные характеристики p-n переходов, изготовленных из G e, Si.
2.2.9. Что такое барьерная и диффузионная емкости p-n перехода? Дать определение.
2.2.10. Нарисовать и объяснить вольтамперные характеристики p-n перехода для различных значений температуры.
2.2.11. Перечислить основные параметры полупроводниковых диодов (номинальные и предельные).
2.2.12. Дать определение дифференциальных параметров и пояснить их физический смысл.
2.2.13. Объяснить принцип действия, особенности устройства и применения полупроводниковых диодов различных типов: выпрямительных, высокочастотных, импульсных, стабилитронов, варикапов. Указать их основные параметры.
2.2.14. Нарисовать условные обозначения выпрямительных диодов, стабилитронов, варикапов и схемы, в которых используются эти приборы.
2.2.15. Какими способами можно увеличить допустимую мощность, рассеиваемую диодом?

Лаб. работа №2.
Исследование статических характеристик биполярного транзистора
1. Цель работы
Ознакомиться с устройством и принципом действия биполярного транзистора (БТ). Изучить его вольтамперные характеристики в схемах включения с общей базой (ОБ) и общим эмиттером (ОЭ).
2. Подготовка к работе
2.1 Изучить следующие вопросы курса:
2.1.1 Устройство БТ, схемы включения (ОБ, ОЭ и ОК), режимы работы ( с точки зрения состояния переходов).
2.1.2 Потенциальные диаграммы для различных структур БТ в активном режиме работы.
2.1.3 Принцип действия БТ и основные физические процессы в нем.
2.1.4 Статический коэффициент передачи тока и уравнения коллекторного тока для всех схем включения.
2.1.5 Статические характеристики транзистора в схемах включения ОБ и ОЭ.
2.1.6 Предельные параметры режима работы БТ. Рабочая область характеристик.
2.1.7 Влияние температуры на работу БТ, его характеристики в схеме ОБ и ОЭ и предельные параметры.
2.1.8 Дифференциальные параметры БТ.
2.1.9 Усилитель на БТ.
2.2 Ответить на следующие контрольные вопросы:
2.2.1 Устройство плоскостного транзистора.
2.2.2 Принцип действия биполярного бездрейфого транзистора.
2.2.3 Нарисовать схемы включения транзистора с ОБ, ОЭ и ОК для структур p-n-p и n-p-n.
2.2.4 Начертить потенциальные диаграммы p-n-p и n-p-n транзисторов в различных режимах их работы.
2.2.5 Из каких компонент состоят токи через эмиттерный и коллекторный переходы транзистора?
2.2.6 Из каких компонент состоит ток базы?
2.2.7 Дать определение коэффициентов инжекции и переноса.
2.2.8 Как влияет на работу транзистора неуправляемый ток коллекторного перехода? Какие причины его возникновения?
2.2.9 Написать уравнения коллекторного тока для схем ОБ и ОЭ.
2.2.10 Нарисовать и объяснить входные и выходные характеристики транзистора для схем ОБ и ОЭ.
2.2.11 Показать на входных и выходных характеристиках области, соответствующие режимам: активному, отсечки и насыщения.
2.2.12 Какие факторы ограничивают рабочую область выходных характеристик транзистора?
2.2.13 Объяснить влияние температуры на статические характеристики БТ в схемах включения с ОБ и ОЭ.
2.2.14 Как зависят значения предельных параметров БТ от температуры?
2.2.15 Объяснить построение рабочей области выходных характеристик транзистора.
2.2.16 Объяснить влияние температуры на рабочую область БТ .
2.2.17 Привести систему Н-параметров транзистора, указать назначение каждого параметра и показать их определение по характеристикам.
2.2.18 Объяснить принцип работы БТ в усилительном режиме.
2.2.19 Назвать основные типы биполярных транзисторов (с точки зрения мощностей и частот).

Лаб. работа №3.
ИССЛЕДОВАНИЕ СТАТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК И ПАРАМЕТРОВ ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРОВ
1. Цель работы
Изучить принцип действия, характеристики и параметры полевых транзисторов (ПТ).
2 . Подготовка к работе
2.1. Изучить следующие вопросы курса:
2.1.1. Устройство, назначение, принцип действия ПТ различных структур.
2.1.2. Схемы включения ПТ.
2.1.3. Статические характеристики.
2.1.4. Дифференциальные параметры ПТ и их определение по характеристикам.
2.2. Ответить на следующие контрольные вопросы:
2.2.1. Объяснить устройство полевых транзисторов с p-n переходом и изолированным затвором (МДП структура).
2.2.2. Нарисовать обозначение полевых транзисторов разных типов и структур.
2.2.3. Объяснить принцип действия полевых транзисторов с p-n переходом и с изолированным затвором.
2.2.4. Изобразить и объяснить вид передаточных и выходных характеристик ПТ различных типов с каналом “p” и “n”.
2.2.5. Объяснить определение дифференциальных параметров по статическим характеристикам ПТ.
2.2.6. Нарисовать схемы для исследования статических характеристик полевых транзисторов различных типов с каналом типа “p” и “n”.
2.2.7. Дать определение предельным эксплуатационным параметрам ПТ.
2.2.8. Пояснить влияние температуры на работу ПТ, его статические характеристики и параметры.