ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА...

ТТЭ-лаб-практикум.doc

Тольяттинский государственный университет

Кафедра «Промышленная электроника»

ЧЕРНЯВСКИЙ Н.И.

ТВЕРДОТЕЛЬНАЯ ЭЛЕКТРОНИКА

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

Методическое пособие по лабораторному практикуму по дисциплине

«Твердотельная электроника»

Тольятти 2007 г.

2

УДК 621.38(076.5) ТВЕРДОТЕЛЬНАЯ ЭЛЕКТРОНИКА. Лабораторный практикум: Методическое пособие по лабораторному практикуму по дисциплинам «Твердотельная электро-ника» и "Полупроводниковые приборы"/Чернявский Н.И.− Тольятти: ТГУ, 2007 г. Приведены цели, задачи, программы работ и даны методические рекоменда-ции по выполнению программ лабораторных работ по исследованию полупровод-никовых приборов при различных режимах. Содержатся рекомендации и указания по составлению отчетов о выполненных работах, а также описание универсально-го лабораторного стенда 87Л-01 «Луч» и организационных мероприятий при про-ведении лабораторного практикума. Для студентов специальности 210106 "Промышленная электроника". Ил.10. Табл.1. Библиогр.: наимен.9. Составитель Чернявский Н.И.

© Чернявский Н.И., 2001 г., 2003 г., 2007 г.

© Тольяттинский государственный университет, 2007 г.

3

СОДЕРЖАНИЕ СОДЕРЖАНИЕ 3 ПРЕДИСЛОВИЕ 4 1.ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА 87Л-01 «ЛУЧ» 5 2. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО РАБОТЕ С ИЗМЕРИТЕЛЬНЫМИ ПРИБОРАМИ 12 3. ОРГАНИЗАЦИЯ ЛАБОРАТОРНОГО ПРАКТИКУМА 13

3.1. Организация экспериментальной работы 13 3.2. Правила оформления отчета по лабораторной работе 15

3.2.1. Основные положения 15 3.2.2. Оформление раздела «Содержание» 17 3.2.3. Изложение текстовой части отчета 17 3.2.4. Оформление графической части отчета 21 3.2.5. Оформление списка использованных произведений печати 25 3.2.6. Оформление титульного листа отчета 27

4. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОВЕДЕНИЮ ЛАБОРАТОР-НЫХ РАБОТ 29

4.1.Лабораторная работа №1. Определение свойств, параметров, вольт-амперных характеристик выпрямительных диодов и степени их соответствия техническим условиям 29 4.2. Лабораторная работа №2. Определение свойств, параметров, вольт-амперных характеристик кремниевого стабилитрона и их анализ 33 4.3.Лабораторная работа №3.Определение свойств, параметров и вольт-амперных характеристик туннельного и обращенного диодов и их анализ 37 4.4. Лабораторная работа №4. Определение свойств, параметров и семейств статических вольт-амперных характеристик биполярного транзистора в схеме с общим эмиттером 41 4.5. Лабораторная работа №5. Определение свойств, параметров и семейств статических вольт-амперных характеристик биполярного транзистора в схеме с общей базой 46 4.6.Лабораторная работа №6. Применение семейств статических вольт-амперных характеристик для определения малосигнальных и физических параметров биполярных транзисторов и составления эквивалентных электрических схем замещения биполярного транзистора 51 4.7.Лабораторная работа №7. Исследование свойств и определение основных электрических параметров полевого транзистора с управляющим р-п-переходом 54 4.8. Лабораторная работа №8.Исследование полевого транзистора с изолированным затвором 58 4.9.Лабораторная работа №9. Исследование однопереходного транзистора 62 4.10. Лабораторная работа N10. Определение вольт-амперных характеристик и параметров однооперационного тринистора 65

ЛИТЕРАТУРА 69

4

ПРЕДИСЛОВИЕ

Лабораторный практикум по дисциплине «Полупроводниковые приборы» является важнейшим и неотъемлемым видом учебной работы студентов, приоб-ретающих специальности, связанные с разработкой, эксплуатацией, модерниза-цией и ремонтом разнообразной современной электронной техники.

Проведение лабораторного практикума позволяет закрепить полученные на лекционных занятиях знания и сформировать навыки практического обращения как с полупроводниковыми приборами, так и с некоторым оборудованием для исследования их свойств, в частности путем экспериментального определения их вольт-амперных характеристик.

Экспериментальные виды работ в лабораторном практикуме дополняются работами теоретического и расчетно-графического характера, углубляя получен-ные на практических занятиях навыки. Они способствуют выработке умений ра-ботать с многочисленной справочной, научной, методической и нормативной ли-тературой.

Оформление отчета по выполненной лабораторной работе помогает нау-читься правильному оформлению результатов, полученных в ходе осуществления экспериментальных исследований и их последующей обработки. Такая работа приводит к необходимости изучения и практического использования системы действующих государственных стандартов, регулирующих деятельность специа-листов в области применения ими условных буквенных и графических изображе-ний элементов электронных схем, графиков, диаграмм и текстовых материалов.

Отработка этих навыков на отдельных отчетах небольшого объема, таких как отчеты по лабораторным работам, позволяет в дальнейшем выработать уме-ния безошибочного оформления гораздо больших по объему материалов курсо-вых, дипломных и диссертационных работ, а также отчетов по научно-исследовательским работам.

Широких спектр выполняемых работ и привлекаемых знаний и навыков позволяют достичь высокой степени освоения не только дисциплины «Полупро-водниковые приборы», но и способствуют формированию студента, как специа-листа с высоким уровнем инженерной подготовки.

5

1. ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА 87Л-01 «ЛУЧ»

Все лабораторные работы, описанные в настоящем пособии, выполняются

на универсальном лабораторном стенде 87Л-01 «Луч». В комплект оборудования 87Л-01 «Луч» входят: • лабораторный стенд; • блок монтажных полей БМП; • сменные панели; • съемные элементы и соединительные провода; • пенал оперативного набора съемных элементов; • осциллограф. Лабораторный стенд (рис. 1.1) содержит: генератор прямоугольных им-

пульсов ГПИ; генератор звуковой частоты ГЗЧ; генератор радиочастоты ГРЧ; блок питания и коммутации БП; ампервольтметр АВМ1 и ампервольтомметр АВО; ампервольтметр АВМ2 и милливольтметр MB; частотомер ЧМ и измеритель выхода ИВ. Он комплектуется также дополнительными элементами — четырьмя перемычками и тремя блоками-переходниками (рис. 1.3 – 1.6).

Генератор прямоугольных импульсов ГПИ вырабатывает прямоугольные импульсы положительной и отрицательной полярностей (гнезда «_|¯|_» и «¯|_|¯»), преобразуемые из выходного сигнала ГЗЧ и совпадающие с ним по час-тоте. Амплитуды импульсов одинаковы и регулируются плавно и одновременно от 0 до 3 В ручкой «Амплитуда», а длительность изменяется ручкой «Длитель-ность» не менее чем в 2 раза в каждом диапазоне. Для получения на выходе ГПИ импульсной последовательности со скважностью, близкой к 10, переключатели «Диапазон» ГПИ и ГЗЧ следует установить в одинаковые положения. Если необ-ходима большая скважность, переключатель «Диапазон» ГПИ устанавливают на более высокий частотный предел.

Генератор звуковой частоты ГЗЧ вырабатывает синусоидальное напряже-ние, амплитуда которого автоматически поддерживается постоянной во всем час-тотном диапазоне и плавно регулируется от 0 до 0,5 В действующего значения ручкой «Амплитуда». Выход генератора снабжен делителем, позволяющим уменьшать выходной сигнал в 10 и 100 раз (гнезда «I : 10» и «I : 100»). Для изме-рения выходного напряжения ГЗЧ служит измеритель выхода ИВ, переключатель которого устанавливают в положение «ГЗУ» (предельное значение шкалы ИВ со-ставляет 1 В действующего значения). Полный диапазон частот, перекрываемый ГЗЧ, составляет 20 Гц — 100 кГц и разбит на четыре поддиапазона, для выбора одного из которых служит переключатель «Диапазон» В пределах каждого под-диапазона частота плавно регулируется ручкой «Частота». Частоту выходного сигнала ГЗЧ измеряют частотомером ЧМ стенда, для чего переключатель ИВ пе-реводят в положение «ЧМ», а тумблер ИВ — в положение «ГЗЧ». Переключате-лем частотомера выбирают один из семи поддиапазонов, в пределах которого на-ходится измеряемая частота.

Рис.1.1.

Рис.1.2.

6

Рис.1.3.

Рис.1.4.

Рис.1.5.

Рис.1.6. 7

8

Генератор радиочастоты ГРЧ состоит из двух сопряженных по частоте ге-нераторов: основного и гетеродина. Основной генератор перестраивается плавно ручкой «Частота» и перекрывает диапазон частот 415— 515 кГц. Амплитуда его выходного сигнала автоматически поддерживается постоянной во всем диапазоне перестройки плавно регулируется ручкой «Амплитуда» от 0 до 0,3 В действую-щего значения. Основной генератор имеет два выхода: высокоомный и низкоом-ный (гнезда «ГТ» и «ГН»). Колебания основного генератора могут быть промо-дулированы по амплитуде выходным сигналом ГЗЧ. Глубина модуляции плавно изменяется ручкой «Глубина модуляции» от 0 до 100 %, а частота модулирующе-го сигнала определяется частотой ГЗЧ. Для измерения выходного напряжения основного генератора используют измеритель выхода ИВ, для чего его переклю-чатель устанавливают в положение «ГРЧ» (предельное значение шкалы ИВ сос-тавляет 1 В действующего значения). Частоту основного генератора измеряют частотомером ЧМ стенда, для чего переключатель и тумблер ИВ устанавливают в положение «ЧМ», а тумблер и переключатель частотомера — соответственно в положения «fx— 465 кГц» и «100 кГц». Частотомер при этом показывает разность частот fчм основного генератора и гетеродина ЧМ, генерирующего сигнал час-тотой 465 кГц. Знак отклонения частоты основного генератора от 465 кГц опре-деляют вращая ручку ГРЧ «Частота» по часовой стрелке.

В зависимости от того, показывает индикатор частотомера увеличение или уменьшение измеряемой разности частот, частоту ГРЧ соответственно рассчиты-вают по формулам

fГРЧ = fx = 465 кГц + fчм ; fгрч = fx = 465 кГц - fчм Выходное напряжение гетеродина ГРЧ не регулируется и составляет при-

мерно 1 В действующего значения, а его частота отличается от частоты основно-го генератора в любой точке диапазона перестройки на 465 кГц и лежит в преде-лах от 880 до 980 кГц. Точность сопряжения основного генератора и гетеродина при расстройке относительно средней частоты на ± 30 кГц составляет± 3 кГц.

Блок питания и коммутации БП вырабатывает все необходимые напряже-ния, которые через разъемы внутристендового монтажа поступают на соот-ветствующие блоки стенда. Две группы тумблеров — «ГПИ», «ГЗЧ», «ГРЧ» и «АВО», «MB», «ЧМ» — служат для включения блоков стенда, необходимых для проведения конкретной лабораторной работы. Тумблером «Сеть» первичная об-мотка трансформатора стенда подключается к сети. При этом загорается лампа, сигнализирующая о поступлении сетевого напряжения на силовой трансформа-тор. Для подачи напряжения на исследуемые схемы блок питания имеет пять ис-точников: ИП, ГТ, ГН1 — ГНЗ, выходные зажимы которых выведены на его ли-цевую панель.

Источник переменного напряжения ИП обеспечивает на зажимах «~15 В» одинаковые и противофазные относительно зажима «Общ.» напряжения. Пере-ключением тумблера ИП можно получить два значения этих напряжений: 15 и 17,25В. Для измерения выходного напряжения ИП следует установить переклю-чатель ИВ в положение «25 В ИП».

Генератор тока ГТ является источником постоянного тока и обладает большим внутренним сопротивлением, поэтому его выходной ток практически не зависит от сопротивления нагрузки. Максимальный выходной ток ГТ составляет 10 мА и может быть измерен ИВ при переводе его переключателя в положение «1

9

мА» или «10 мА». Устанавливают выходной ток ГТ по ИВ при закороченных за-жимах ГТ. Выходной ток ГТ плавно регулируется ручками «Грубо» и «Точно».

Генератор напряжения ГН1 является источником постоянного напряжения, обладает малым внутренним сопротивлением, и его выходное напряжение плавно регулируется от + 0,5 до — 7В ручками «Грубо» и «Точно». Полярность выход-ного напряжения ГН1, указанная на лицевой панели БП, соответствует интервалу его регулирования от + 0,5 В до 0. При регулировании выходного напряжения ГН1 от 0 до — 7В его полярность противоположна указанной. Выходное напря-жение ГН1 измеряется ИВ при переводе его переключателя в положение «I В» (при изменении выходного напряжения ГН1 в пределах от + 0,5 В до 0) и «— 10 В» (при изменении выходного напряжения ГН1 в пределах от 0 до —7В).

Генератор напряжения ГН2 является стабилизированным источником пи-тания, его выходное напряжение плавно регулируется в пределах от 0,5 до 15 В ручками «Грубо» и «Точно». Ток нагрузки, при котором срабатывает защита ГН2, составляет 200 мА при выходном напряжении 15 В. При уменьшении вы-ходного напряжения ток срабатывания защиты уменьшается. Выходное напря-жение ГН2 измеряется ИВ при переводе его переключателя в положение «25 В ГН2».

Генератор напряжения ГНЗ является источником питания; его выходное напряжение плавно изменяется в пределах от 0 до 100 В одним регулятором и измеряется ИВ при переводе переключателя в положение «100В ГНЗ».

Ампервольтметр АВМ1 имеет пять пределов измерения постоянного на-пряжения (1; 2,5; 5; 10; 25 В) и шесть пределов измерения постоянного тока (0,5; 1; 5;10; 50; 100 мА).

Ампервольтметр АВО имеет четыре предела измерения постоянного на-пряжения (0,1; 0,5; 1;5 в), три предела измерения постоянного тока (10;100 мкА; 1 мА) и четыре предела измерения сопротивления (0,1; 1; 10; 100 к0м). При изме-рении сопротивления шкала АВО линейная.

Ампервольтметр АВМ2 аналогичен прибору АВМ1, имеет шесть пределов измерения постоянного напряжения (0,5; 1; 5; 10; 50; 100 В) и пять пределов из-мерения постоянного тока (0,5; 1; 5; 10; 50 мА).

Милливольтметр MB служит для измерения малых переменных напряже-ний на шести пределах (5;10; 50; 100; 500 мВ; 1 В) и больших — на пяти преде-лах (5; 10; 10; 100; 250 В). При измерении больших напряжений зажимы МВ изо-лированы от провода заземления стенда.

Частотомер ЧМ служит для измерения частоты выходных сигналов ГЗЧ и ГРЧ (основного генератора), а также любого внешнего генератора периодических сигналов независимо от их формы. При измерении частоты сигнала внешнего ге-нератора сигнал подается на зажим «fx». Частотомер имеет шесть пределов изме-рения частоты (0,1; 0,5; 1; 5; 10; 50; 100 кГц) и линейную шкалу. Измеритель вы-хода ИВ, работа которого рассматривалась выше при всех положениях его пере-ключателя и тумблера, кроме «25 В», при этом положении измеряет подводимое к его зажимам постоянное внешнее напряжение.

Блок монтажных полей БМП предназначен для сборки исследуемой схемы после установки соответствующей сменной панели и состоит из двух параллель-ных жестко связанных гетинаксовых плат (монтажных полей), на которых раз-мещены контактные гнезда, электрически соединенные между собой в опреде-ленном порядке. Этот блок крепится к корпусу стенда над блоком питания между

10

приборными стойками. Каждое монтажное поле снабжено штырями для точного ориентирования относительно него сменных панелей при установке их в рабочее положение.

Сменные панели представляют собой древесноволокнистые плиты, размер которых равен размеру монтажного поля. На лицевые поверхности сменных па-нелей нанесены изображения исследуемых электрических схем. Каждая сменная панель устанавливается только на то монтажное поле, ориентирующие штыри которого совпадают с отверстиями в ней. Правильность выбора рабочей стороны блока монтажных полей определяют также по маркировке сменной панели (шифр изделия, номер сменной панели и лабораторной работы). Если маркировка нане-сена в левом нижнем углу сменной панели, следует использовать монтажное поле 1, а если в левом верхнем углу - монтажное поле 2.

Сменные панели хранят отдельно. Следует отметить, что изображения измерительных приборов на сменных

панелях выполнены с некоторыми отступлениями от ГОСТов. Съемные элементы и соединительные провода предназначены для сборки

исследуемых схем. Съемные элементы устанавливают на монтажное поле через отверстия в сменной панели, имеющиеся на условных графических обозначениях элементов (на рис. 1.1 эти отверстия хороши видны). Монтажное поле выполнено так, что после установки всех необходимых элементов исследуемая схема оказы-вается собранной (смонтированной). Соединительными проводами к ней под-ключают источники питания, измерительные приборы, подают сигналы от гене-раторов и др. (рис. 1.2).

Сборка исследуемой схемы занимает несколько минут, причем возможны замена любого ее элемента, имитация его выхода из строя, измерение напряже-ния в любой точке или тока в любом проводе и др. Дополнительные элементы — четыре перемычки и три блока-переходника (рис. 1.3 – 1.6). Они расширяют воз-можности исследования вариантов схем и позволяют ввести дополнительные ре-гулировки и точки измерения.

Блок-переходник, показанный на рис. 1.3, а, позволяет:

• включить реостатом съемный элемент, выполненный как потенцио-метр (рис. 1.4, а);

• получить дополнительную контрольную точку для подключения вольтметра или осциллографа (рис. 1.4, б);

• закоротить участок цепи и вывести контрольную точку (рис. 1.4, в).

Блок-переходник, показанный на рис. 1.3, б, позволяет: разорвать цепь с переключением вывода элемента в другую цепь

(рис.1.5,а); включить измеритель тока в цепь съемного .элемента (рис. 1.5, б); включить последовательно два съемных элемента (рис. 1.5, в). Блок-переходник, показанный на рис. 1.3, в, позволяет: включить вольтметр параллельно съемному элементу (рис. 1.6, а); включить параллельно два съемных элемента (рис. 1.6, б);

11

вывести две дополнительные контрольные точки от съемного элемента (рис. 6, в).

Съемные элементы хранятся на задней стенке стенда (за блоком монтаж-ных полей).

Пенал оперативного набора предназначен для установки в него необходи-мых съемных элементов и соединительных проводов. Укомплектованный пенал выдается учащимся, а после выполнения лабораторной работы и разборки схемы исследования возвращается ими преподавателю также укомплектованным.

Осциллограф используется для визуального наблюдения процессов в ис-следуемых схемах и некоторых измерений. Если при выполнении работы осцил-лограф не нужен, его следует снять с платформы и убрать.

12

2. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО РАБОТЕ С ИЗМЕРИТЕЛЬНЫМИ ПРИБОРАМИ

Стенд имеет шесть многопредельных измерительных приборов с тремя

одинаковыми стрелочными индикаторами (прибор типа М2003, ток предельного отклонения 50 мкА, число больших делений шкалы 5, число малых делений 25). Индикаторы подключают к выходу каждой пары приборов тумблерами «АВМ1-АВО», «АВМ2-МВ» и переключателем ИВ. В положении «ЧМ» этого пере-ключателя стрелочный индикатор блока ЧМ-ИВ подключается к выходу часто-томера ЧМ, в остальных положениях — к выходу ИВ.

Все измерительные приборы стенда имеют линейные шкалы. Каждое по-ложение переключателя прибора маркировано на его лицевой панели предель-ным значением измеряемой величины. Для нахождения измеряемой величины необходимо определить цену деления выбранного предела измерения. Для этого предельное значение измеряемого параметра делят на 25 — число малых делений шкалы индикатора. Так, при использовании прибора АВМ1 на пределе измерения «25 В» цена деления шкалы будет 25 В : 25 дел. = 1 В/дел. Затем следует опреде-лить измеряемую величину, умножив цену деления на число делений, на которое отклонилась стрелка индикатора при измерении.

Пример 1. При измерении частоты на пределе измерения «500 Гц» стрелка отклонилась на 21 деление. Определить измеряемую частоту. Цена деления шкалы составляет 500 Гц : 25 дел. = 20 Гц/дел. Тогда измеряемая частота fх= 20 Гц/дел.×21 дел. = 420 Гц.

Пример 2. При измерении напряжения прибором АВО на пределе «0,1 В» стрелка отклонилась на 17 делений. Определить измеряемое напряжение. Цена деления шкалы составляет 0,1 В:25 дел. = 0,004 В/дел. Тогда измеряемое на-пряжение (fx=0,004 В/дел. × 17 дел. = 0,068 В = 68 мВ.

Пример 3. При измерении сопротивления резистора прибором АВО на пре-деле «10 кОм» стрелка отклонилась на 15 делений. Определить сопротивление измеряемого резистора. Цена деления шкалы составляет 10 кОм : 25 дел. = 0,4 кОм/дел. Тогда сопротив-ление резистора Rx = 0,4 кОм/дел. × 15 дел. == 6 кОм. Следует выбирать такой предел измерения, на котором измеряемая величина дает отклонение стрелки индикатора, близкое к максимальному. Два прибора с общим индикатором могут быть одновременно подключены к ис-следуемой схеме в любых ее точках. При этом отсчет производят, переключая тумблер блока. Все зажимы стенда, имеющие обозначения «┴», электрически связаны между со-бой. Измерительные приборы и источники питания, ни один из зажимов которых не имеет обозначения «┴», изолированы от провода заземления стенда. Все регуляторы стенда при вращении их по часовой стрелке дают увеличение вы-ходного параметра.

13

3. ОРГАНИЗАЦИЯ ЛАБОРАТОРНОГО ПРАКТИКУМА

3.1. Организация экспериментальной работы. Все лабораторные работы проводятся фронтально. На первом занятии целесообразно ознакомиться с устройством стенда, его

генераторами, источниками питания и измерительными приборами. Для этого необходимо подготовить программу измерений и исследований отдельных уст-ройств самого стенда. Каждое очередное занятие состоит из следующих частей:

предварительной беседы с преподавателями; подготовки к лабораторной работе и ее выполнения; составления отчета и защиты выполненной работы. В ходе предварительной беседы преподаватель определяет возможность

допуска студента к выполнению лабораторной работе. Студент должен объяснить смысл и цель предстоящей работы, знать основные положения теории, методику различных измерений в лабораторной работе.

Подготовка к работе проводится студентами самостоятельно и включает повторение теоретического материала с использованием учебников и другой ли-тературы, а также конспекта лекций по изучаемой дисциплине, а также заготовку формуляра отчета с описанием программы работ и методики ее эксперименталь-ного выполнения. Перед подготовкой к работе необходимо познакомиться со схемой, изображенной на сменной панели и предназначенной для конкретной ла-бораторной работы.

Для выполнения лабораторной работы сменные панели должны быть уста-новлены на монтажные поля стендов и зафиксированы в рабочем положении. Стенды должны быть обесточены.

Студенты под руководством лаборанта в соответствии с методическими указаниями по выполнению работы собирают исследуемую схему, подключают измерительные приборы, генераторы и источники питания. Питание на стенды подается централизованно только после того, как преподаватель и лаборант про-верят правильность сборки схем всей группой.

Источники питания, генераторы и измерительные приборы стенда снабже-ны устройствами защиты от случайного короткого замыкания выходных зажимов или поступления на вход чрезмерно большого напряжения (тока). Особое внима-ние следует уделять исправности съемных элементов. Бережного отношения тре-буют сменные панели. Снятие блока монтажных полей и доступ в среднюю часть стенда, где находятся элементы крепления блоков и хранятся съемные элементы и соединительные провода, студентам запрещены.

Стенды в достаточной степени резервированы по источникам питания и измерительным приборам, что позволяет легко корректировать исследования при частичных отказах. Необходимо следить, чтобы блоки стендов, не используемые в работе, были отключены.

При выполнении лабораторных работ студенты должны произвести все из-мерения и заполнить таблицы. Предварительно полученные данные целесообраз-но записывать в черновой рабочей тетради и по ним построить в ней графики не-обходимых диаграмм, например, вольт-амперных характеристик. Предъявив эти диаграммы преподавателю, необходимо убедиться в правильности выполненного

14

эксперимента. Если преподаватель выявит ошибки, то эксперимент повторяют до их исчезновения. После этого стенды обесточивают, тумблеры выключают, а съемные элементы и соединительные провода собирают на пенале и предъявляют преподавателю.

После составления отчета по лабораторной работе и проверке его препода-вателем студенты защищают работу.

15

3.2. Правила оформления отчета по лабораторной работе 3.2.1. Основные положения

Лабораторная работа представляет собой небольшую по объему работу ис-следовательского характера. Поэтому отчет по лабораторной работе оформляют в соответствии с ГОСТ 7.32-2001 "Отчет о научно-исследовательской работе.. Об-щие требования и правила оформления" и «Правилам оформления отчетов по ла-бораторным работам» [ 10 ] на листах формата А4 без рамок.

На каждой странице должны быть оставлены свободные от текста и графи-ческих изображений поля: сверху – 20 мм, снизу – 20 мм, слева – 20 мм, справа – 10 мм.

Отчет содержит текстовую и графическую части. ОТЧЕТ НАЧИНАЮТ СОСТАВЛЯТЬ С ИЗЛОЖЕНИЯ ТЕКСТОВОЙ

ЧАСТИ. ОНА В ОТЧЕТЕ ЯВЛЯЕТСЯ ПЕРВИЧНОЙ. К текстовой части относится собственно текст и таблицы. Текст печатают через полтора интервала шрифтом черного цвета высотой

строчных букв 1,8…2,5 мм. При этом можно применять гарнитуры Times, Courier, Arial c 12…14 кеглем и выравниванием по обеим сторонам строки.

Допускается по согласованию с преподавателем текст писать черными, фиолетовыми или синими чернилами (пастой) разборчивым почерком или чер-тежным шрифтом с межстрочным интервалом 7 – 10 мм.

Запрещается выполнение текста отчета совмещением ручного и печатного способа.

Листы готового отчета скрепляются по левой стороне скрепками в пределах левого поля. Скрепление должно производиться таким образом, чтобы листы бы-ли надежно зафиксированы в отчете. Допускается для скрепления листов отчета прибегать к склеиванию, а также использовать папки со скоросшивателями раз-ного типа.

При выполнении отчета необходимо соблюдать равномерную плотность, контрастность и четкость изображения по всему отчету. В отчете должны быть четкие, нерасплывшиеся линии, буквы, цифры и знаки.

Сокращение русских слов и словосочетаний в отчете — по ГОСТ 7.12 –93 “Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу. Биб-лиографическая запись. Сокращение слов на русском языке.” (например, библи-огр., вопр., граф., загл., разд. и т.п. ).

Представление в отчете единиц физических величин — по ГОСТ 8.417–81 “ Государственная система обеспечения единства измерений. Единицы физических величин.” (например, А, В, Ом, Гн, См и т.д.).

В тексте документа не допускается: - применять обороты разговорной речи, техницизмы, профессионализмы; - применять для одного и того же понятия различные научно-

технические термины близкие по смыслу (синонимы); - применять иностранные слова и термины при наличии русских слов,

обозначающих аналогичные понятия; - использовать математические знаки для сокращения записи их назва-

ния;

- применять сокращения слов, кроме установленных правилами русской орфографии, соответствующими государственными стандартами;

- сокращать обозначения единиц физических величин, если они употребля-ются без цифр, за исключением единиц физических величин в головках и боко-виках таблиц, и в расшифровках буквенных обозначений, входящих в формулы и рисунки.

В тексте документа, за исключением формул, таблиц и рисунков, не допус-кается:

- применять математический знак минус (-) перед отрицательными значе-ниями величин (следует писать слово "минус");

- применять без числовых значений математические знаки, например > (больше), < (меньше), = (равно), (больше или равно), ≥ ≤ (меньше или равно), ≠ (не равно), а также знаки № (номер), % (процент);

- применять индексы стандартов, технических условий и других докумен-тов (ГОСТ, ТУ, СТП и др.) без регистрационного номера для замены словосоче-таний “государственный стандарт”, “технические условия”, “стандарт предпри-ятия” и др.

Условные буквенные обозначения, изображения или знаки должны соответ-ствовать принятым в действующем законодательстве и государственных стандар-тах. В тексте документа перед обозначением параметра дают его пояснение, на-пример " Динамическое сопротивление R1 диода VD1 вычисляется …".

В тексте документа числа с обозначением размерности следует писать циф-рами, а числа без обозначения размерности – словами, например: “напряжение не менее 5 В”, но “измерения проводились два раза”.

В тексте перед сокращениями (кроме случаев по п.6.1.7) упоминаемыми впервые приводят расшифровку, например, "вольтамперная характеристика (ВАХ)", "обратный диод VD1".

Графическая часть отчета является вторичной по отношению к тексту. Она

служит дополнением к нему и применяется в тех случаях, когда возникает необ-ходимость, например, проиллюстрировать изложенную в текстовой части мысль или когда графическое описание более предпочтительно из-за лучшей наглядно-сти, компактности представления и т.п. Поэтому нумерация рисунков графиче-ской части производится по нарастанию порядковых номеров внутри раздела и располагаться они должны на следующей странице после первого их упоминания по тексту. Упоминание рисунка по тексту производится путем ссылок на рисунок в виде его номера.

К графической части относятся графики, рисунки, диаграммы, эскизы и прочие материалы, которые невозможно выполнить только с использованием пишущей машинки.

Графическая часть выполняется на отдельных от текстовой части листах. Текстовая и графическая части отчета должны быть выполнены одним цве-

том. Не допускается использование по тексту разных гарнитур.

16

Все листы (страницы) отчета нумеруют сквозной нумерацией, включая ти-тульный лист, содержание, все листы с рисунками и таблицами, список литерату-ры и приложения (на титульном листе номер не ставится).

Листы нумеруют арабскими цифрами без точки в верхнем правом углу над текстом.

Листы отчета скрепляются металлическими скобами по левой стороне страницы в границах левого поля.

Крепление должно исключать возможность нанесения ранений при пользо-вании отчетом. Допускается выходящие острые концы скоб заклеивать полосой бумаги или склеивать страницы отчета между собой без использования скоб.

Отчет содержит ряд основных частей. К ним относятся:

• титульный лист, • содержание, • цели и программа работы, • описание использованного оборудования и методика проведения эксперимен-

тов, • обработка результатов экспериментальных исследований, • специальные разделы в соответствии с методическими указаниями, • заключение, • литература.

Заголовки всех структурных частей отчета должны быть записаны симмет-рично тексту прописными буквами. Не допускается подчеркивать заголовки и выделять их другим цветом. Перенос слов в заголовках не допускается, точку в конце заголовка не ставят.

Разделы должны иметь порядковые номера, обозначенные арабскими циф-рами с точкой и записанные в одну строку с заголовком раздела. Содержание, за-ключение, литература разделами не считаются и не нумеруются. Первым являет-ся раздел "Цели и программа работы».

Разделы могут делиться на подразделы. Подразделы должны иметь нуме-рацию в пределах раздела. Номер подраздела состоит из номера раздела и поряд-кового номера подраздела в разделе, разделенных точкой. Разделы (подразделы) могут состоять из пунктов. Номер пункта состоит из номе-

ра раздела (подраздела) и порядкового номера пункта в разделе (подразде-ле), разделенных точкой. В конце номера пункта также ставят точку, после которой пишут его заголовок. Например:

«1. ЦЕЛИ И ПРОГРАММА РАБОТЫ 1.1. Цели работы 1.2. Программа работы

1.2.1. ….… 1.2.2. ..……. Нумерация пунктов второго подраздела первого раздела.» 1.2.3. …….

17

18

Каждый пункт записывают с абзаца. Содержащиеся в тексте пункта перечисления вариантов, требований, положе-

ний, обозначают арабскими цифрами со скобкой, например: 1), 2), 3) и т.д. Каждый раздел рекомендуется начинать с нового листа (страницы). Текст раздела или заголовок подраздела располагают после заголовка с интер-

валом 12...15 мм. Расстояние от заголовка подраздела до текста 10...12 мм.

19

3.2.2. Оформление раздела «Содержание». В "Содержании" должны быть последовательно указаны имеющиеся в отчете

заголовки разделов и подразделов с их номерами, заключения, литературы, а также номера страниц, на которых эти заголовки помещены, например:

СОДЕРЖАНИЕ стр.

1. ЦЕЛИ И ПРОГРАММА РАБОТЫ 3 2. МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ 5 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАХ, ПОСТРОЕНИЕ ИХ ГРА-

ФИКОВ, ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОРОГОВЫХ НАПРЯЖЕНИЙ И НАПРЯЖЕ-НИЙ ПРОБОЯ 13

4. РАСЧЕТ СТАТИЧЕСКИХ И ДИНАМИЧЕСКИХ СОПРОТИВЛЕНИЙ, ПОСТРОЕНИЕ ЭКВИВАЛЕНТНЫХ СХЕМ ЗАМЕЩЕНИЯ 17 5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КПД ЗАДАННОЙ ЦЕПИ 24 6. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ПОЛУЧЕННЫХ И СПРАВОЧНЫХ

ДАННЫХ 25 ВЫВОДЫ 26 ЛИТЕРАТУРА 27

3.2.3. Изложение текстовой части отчета.

3.2.3.1. Текст отчета должен быть кратким и четким. При его написании применяют научно-технические термины, обозначения и определения, установ-ленные стандартами, а при их отсутствии - общепринятые в научно-технической литературе. Если в отчете применена специфическая терминология, то при ис-пользовании такого термина приводят его определение или иное разъяснение.

3.2.3.2. В тексте отчета не допускается: применять для одного и того же понятия термины - синонимы, а также ино-

странные слова и термины при наличии равнозначных слов и терминов в русском языке;

сокращать обозначения единиц физических величин, если они употреблены без цифр, за исключением единиц физических величин в головках и боковиках таблиц и в расшифровках буквенных обозначений в формулах;

применять сокращения слов, кроме аббревиатур, составленных в соответст-вии с правилами русской орфографии, а также сокращениями, установленными государственными стандартами,

20

использовать в тексте математические знаки (-), (+),<.,> , / , =, а также знаки №, % вместо соответствующих слов,

применять аббревиатуры стандартов (ГОСТ, ОСТ, РСТ, СТП, ) без регистра-ционного номера для замены ими словосочетаний "государственный стандарт", "отраслевой стандарт" и т.д.

3.2.3.3. Условные буквенные и графические обозначения должны соответст-

вовать установленным стандартами. В тексте перед обозначением параметра, упоминаемого впервые, дают его пояснение, например: "Динамическое сопро-тивление Rд1 диода Д9 изменяется…."

3.2.3.4. В тексте числа с размерностью пишут цифрами, а без размерности -

словами, например: "Пороговое напряжение не более 0,7 В", "Измерения обрат-ного тока проводились два раза".

3.2.3.5. При оформлении расчетов записывают наименование вычисляемой

величины (это заголовок пункта), формулу, затем после знака равенства - форму-лу в числовой форме, затем после знака равенства -результат и размерность. Раз-мерность запятой от числа не отделяется и в скобки не заключается.

Под формулой и вычислениями дают пояснение символов, входящих в фор-мулу. Пояснение каждого символа дают с новой строки в той последовательно-сти, в которой они приведены в формуле. Первая строка расшифровки начинается со слова "где" без двоеточия после него. Поясняют также, для каких конкретных условий или на каком основании приняты те или иные величины, например:

«5.1.3. Мощность, затраченная от источника электрической энергии, Рзатр. = I⋅Ео = 0,5⋅18 = 9 Вт,

где I – ток в цепи, А; Ео – ЭДС источника электрической энергии, В.”

3.2.3.6. Формулы нумеруют в пределах раздела арабскими цифрами в круг-лых скобках. Номер формулы проставляют в одну строку с ней в крайнем правом положении на строке. Номер состоит из номера раздела и порядкового номера формулы в разделе, разделенных точкой, например: (2.3) - третья формула второ-го раздела.

3.2.3.7. Цифровой материал, если он не может быть представлен в виде гра-

фиков или диаграмм, представляют в виде таблиц. Над правым верхним углом таблицы помещают надпись "Таблица..." с ука-

занием ее номера, который должен состоять из номера раздела и порядкового но-мера таблицы в данном разделе, разделенных точкой, например: "Таблица 3.4" - (четвертая таблица третьего раздела).

Ниже надписи "Таблица..." помещают заголовок таблицы, раскрывающий ее содержание. Подчеркивать заголовок не следует. Если в отчете помещена одна таблица, то ее не нумеруют и слово "Таблица" не пишут.

ТАБЛИЦА … Типовая форма таблицы Заголовки граф

21

Головка

Подзаголовки граф Строки Боковик Графы (заголовки строк) (колонки)

3.2.3.8. Заголовки граф таблицы начинают с прописных букв. Подзаголовки граф начинают со строчных букв, если они составляют одно предложение с заго-ловком графы, и с прописных - если они самостоятельные.

Делить головку таблицы по диагонали не допускается. Высота строк таблицы должна быть не менее 8 мм. Графу "№ пп" в таблицу

не включают. При необходимости нумерации показателей, параметров и других данных порядковые номера указывают в боковике таблицы перед их наиме-нованием.

3.2.3.9. Если строки таблицы выходят за формат листа, часть таблицы пере-

носят на другой лист. В каждой части таблицы повторяют головку. Если графы таблицы выходят за формат листа (по ширине), вторую часть

таблицы помещают под первой. В каждой части повторяют боковик. Слово "Таблица...", порядковый номер таблицы и заголовок указывают

только над первой частью таблицы. Над последующими частями пишут "Про-должение табл..." с указанием ее номера.

3.2.3.10. Если цифровые данные в графах таблицы выражены в различных

единицах физических величин, то их указывают в заголовке каждой графы. Если

22

все параметры, размещенные в таблице, выражены в одной и той же единице фи-зической величины, сокращенное обозначение единицы помещают над таблицей в конце заголовка, отделяя его запятой, например: "Выходной ток транзистора МП40А, мА.".

Если все данные в строке приведены для одной физической величины, то единицу ее измерения указывают один раз в строке боковика таблицы, например: "Ток базы транзистора МП40А, мА.".

3.2.3.11. Слова "более", "не более", "менее", "не менее", "в пределах" следу-

ет помещать рядом с наименованием соответствующего параметра или показателя (после единицы физической величины) в боковике таблицы или в заголовке гра-фы, например: "Пороговое напряжение, В, не более".

3.2.3.12. Если повторяющийся в графе текст состоит из одного слова, его

заменяют в последующих строках кавычками; если из двух и более слов, то при первом повторении - словами "то же", а далее кавычками.

Ставить кавычки вместо повторяющихся цифр, марок, знаков, мате-матических и химических символов не допускается.

Если в какой-либо строке таблицы данные отсутствуют, то в ней ставят прочерк.

3.2.3.13. Для сокращения текста заголовков и подзаголовков граф отдельные

понятия заменяют буквенными обозначениями, если они пояснены в тексте или приведены на иллюстрациях, например: D - диаметр, Н - высота, L - длина.

3.2.3.14. При указании в таблицах последовательных интервалов значений

величин, охватывающих все значения дискретного ряда, перед ними пишут "от", "св." и "до", например: "от 11 до 15", "св.15 до 20". В интервалах, охватывающих любые значения величин, между величинами ставят тире, например: 8,58 – 9,00.

3.2.3.15. В тексте отчета приводят ссылки на таблицы по типу: "... в

табл.2.5". Таблицы помещают после первых ссылок на них в тексте. 3.2.3.16. Ссылки на литературные источники, сведения из которых исполь-

зованы в отчете, производят путем проставления после этих сведений номера в квадратных скобках, под которым этот источник значится в разделе «Литерату-ра». В необходимых случаях через запятую указывают также и номер страницы в этом источнике. При цитировании текста источника указание страниц обязатель-но.

23

3.2.4. Оформление графической части отчета.

3.2.4.1. Объем графических материалов должен быть достаточным для по-

яснения излагаемого текста. Они располагают сразу после ссылки на них в тексте на следующей странице. Если раздел состоит из небольшого количества страниц текста и большого количества иллюстраций, то последние помещают в конце раз-дела. Графические материалы располагают так, чтобы их было удобно рассматри-вать без поворота страницы или с поворотом по часовой стрелке. Все графические материалы (рисунки, схемы, диаграммы, графики, фотографии и пр.) именуют ри-сунками.

3.2.4.2. Рисунки нумеруют в пределах раздела арабскими цифрами. Номер рисунка состоит из номера раздела и порядкового номера рисунка в данном раз-деле, разделенных точкой, например:"Рис.1.1." или "Рис.1.2.". Обозначение номе-ра рисунка – это предложение. Поэтому оно начинается с прописной буквы и за-канчивается точкой.

Ссылки на иллюстрации в тексте дают по типу: "… как показано на рис.1.1, … " или «…изображенный на рис.1.1 биполярный транзистор VT2, включен…». Ссылки на ранее упомянутые рисунки дают с сокращенным словом "смотри", на-пример: "После достижения напряжения UR величины 90 В скорость изменения тока увеличивается (см. рис.3.2).".

3.2.4.3. Рисунку дают наименование, которое записывают над ним. При не-обходимости к рисунку дают пояснительный текст, который записывают под ним. Номер рисунка помещают ниже пояснительного текста.

3.2.4.5. Диаграммы, изображающие функциональную зависимость двух и более переменных величин, выполняют в прямоугольной системе координат.

3.2.4.6. Значения переменных величин откладывают на осях координат в линейном или нелинейном (например, логарифмическом) масштабах изображе-ния. В качестве шкалы используют координатную ось.

В диаграммах, изображающих несколько функций различных переменных, допускается использовать в качестве шкал не только координатные оси, но также линии координатной сетки, ограничивающие поле диаграммы, и прямые, распо-ложенные параллельно координатным осям.

3.2.4.7. Координатные оси как шкалы значений изображенных величин раз-деляют на графические интервалы координатной сеткой. Шкалы, расположенные параллельно координатной оси, разделяют делительными штрихами.

3.2.4.8. Рядом с делениями сетки или делительными штрихами, соот-ветствующими началу и концу шкалы, указывают соответствующие числа. Для оцифровки шкал преимущественно используют числа кратные 1, 2, 5. Если нача-лом отсчета шкал является нуль, то его указывают один раз у точки пересечения шкал. Частоту нанесения числовых значений и промежуточных делений шкал вы-бирают с учетом удобства пользования диаграммой.

Числа шкал размешают вне поля диаграммы и располагают горизонтально. Многозначные числа выражают как кратные 10n, где n - целое число, преимуще-ственно кратное 3, путем использования увеличительных или уменьшительных приставок возле буквенных обозначений единиц измерения. Например, мА, мкА, нА, пА, кА, МА, мВт, кВ, мОм, мкОм и т.п.

24

Для неэлектрических величин могут применяться и другие приставки, на-пример, см, мм, км. При использовании относительных величин коэффициент 10n

указывают в конце шкалы один раз на весь диапазон шкалы. 3.2.4.9. Диаграммы выполняют линиями по ГОСТ 2.303-68. Оси координат

и шкал, ограничивающие поле диаграммы, выполняют сплошной основной лини-ей. Линии координатной сетки и делительные штрихи выполняют сплошной тон-кой линией. Допускается выполнять линии сетки, соответствующие кратным гра-фическим интервалам, сплошной линией толщиной S/2, где S - толщина основной линии по ГОСТ 2.303-68.

На диаграмме одной функциональной зависимости ее изображение выпол-няют сплошной линией толщиной 2S. Когда на одной диаграмме изображаются две и более функциональные зависимости, то допускается выполнять их линиями различных типов по ГОСТ 2.303-68 (например, сплошной и штриховой).

Если пучок линий выходит из одной точки или пересекается в ней под не-большими углами, то линии, за исключением крайних, не доводят до точки пере-сечения.

3.2.4.10. Точки диаграммы, полученные измерениями, выделяются графиче-ски. Например, обозначаются кружком, крестиком, треугольником, точкой, квад-ратиком и т.п. График зависимости на диаграмме изображается линией по воз-можности равноудаленной от таких обозначений.

3.2.4.11. Переменные величины обозначают: • в виде дроби за пределами шкалы, числитель которой состоит из символа

величины, а знаменатель – из буквенного обозначения единицы измере-ния с соответствующими приставками,

• символом, расположенным у середины шкалы с ее внешней стороны вблизи стрелки, направленной в сторону увеличения данной величины; буквенное обозначение единицы измерения проставляется между по-следним и предпоследним числом шкалы.

3.2.4.12. Когда в общей диаграмме изображаются две или более функцио-нальные зависимости, у линий графиков этих зависимостей, проставляют симво-лы соответствующих величин или порядковые номера. Символы и номера разъясняют в пояснительном тексте рисунка (под диаграм-мой).

3.2.4.13. Пересечение надписей линиями не допускается. При недостатке места прерывают линию. 3.2.4.14. Чертежи, эскизы, электрические и иные схемы и буквенные обо-значения их элементов должны выполняться в полном соответствии с требова-ниями соответствующих государственных стандартов. 3.2.4.15. Следует помнить о том, что электрические схемы на сменных па-нелях не являются принципиальными схемами, применяемыми в экспериментах лабораторных работ, так как не включают в себя все используемые в реальном эксперименте элементы, например, различные разъемы. Кроме этого, параметры реальных исследуемых приборов и возможные неисправности некоторых измери-тельных приборов и другого оборудования лабораторного стенда могут привести к необходимости изменения схем опытов и методики эксперимента. Поэтому на рисунках в отчете необходимо изображать реальные схемы с указанием всех ис-

пользованных элементов, их соединений и приводить все их буквенные условные обозначения, как это показано, например, на рис. 3.2.

Примеры оформления диаграмм Пример 1. Вольт-амперные характеристики полевого транзистора КП103А

Рис.22.1. Пример 2. Рабочие характеристики

Рис.16.3.

Рис. 3.1.

25

27

3.2.5. Оформление списка использованных произведений печати.

3.2.5.1. Все использованные в отчете источники информации нумеруют арабскими цифрами и описывают в списке, прилагаемом к отчету после "Выво-дов". Список имеет заголовок: "Литература".

3.2.5.2. В тексте отчета на все источники делают ссылки. После упоминания об источнике или после цитаты из него проставляют в круглых или квадратных скобках номер, под которым он значится в списке, и в необходимых случаях - страницы, например: [14, с.8] или [14].

3.2.5.3.При цитировании текста источника обязательно указывают страни-цы.

3.2.5.4. Библиографическое описание произведений печати и документов в списке составляют согласно ГОСТ 7.1-84 или более позднего. Допускается в опи-сании опускать факультативные элементы, предусмотренные стандартом.

3.2.5.5. Библиографическое описание книги делают в такой последователь-ности: [Фамилии и инициалы авторов или наименование организаций - авторов]. [Название книги]. - [Номер тома (книги)]. - [Место издания (город)]: [Название издательства с прописной буквы (без кавычек)], [год издания (без буквы "г." по-сле числа года)]. - [количество страниц] с.

Здесь применены разделительные знаки, предусмотренные стандартом. Ес-ли авторов больше двух, то указывают одного и слова "и др.". Города Москву, Ленинград и Санкт-Петербург указывают сокращенно: М., Л. и СПб соответст-венно.

Примеры: 1. Дедковский В.К. и др. Надежность сложных технических систем: Учеб.

пособие / В.К.Дедков, А.С.Пропиков, А.Н.Терпиловецкий. -М.: 1983. - 120 с 2. Пойа Д. Математическое открытие. Решение задач: основные понятия,

изучение и преподавание. - М.: Наука, Главн. ред. физ. матем. лит., 1970. - 482 с. 3. СССР. Министерство угольной промышленности. Руководство по анали-

зу аварий, состояния противоаварийной защиты и профилактической работы в шахтах Минуглепрома СССР. – Донецк: 1975.

Пример описания книги под заглавием: 1. Проектирование электрических машин / Под ред. И.П. Копылова.-М.:

Энергия, 1980. - 496 с. Статью, опубликованную в журнале, книге или сборнике, описывают, как

показано в следующих примерах. 1. Петров К.И. Испытание на выносливость// Наука и жизнь. -1971. - № 4. -

C.106-119. 2. Иванов П.И. Интенсификация науки // Изв. АН СССР. Сер. эконом.-1976.

- № 4. - С.29-31. 3. Ленин В.И. Очередные задачи Советской власти // Полн. собр. соч., 4-е

изд.-Т.27. - С.207-246. 4. Алексеев Л.А. Планирование научно-технического прогресса // Научн. тр.

Моск. инж.-экон. ин-та. - М.: 1975. - Вып.88, ч.2. -С.22-26. 5. Титов А.П. Анализ отработки новых типов долот // Тез.докл. II Всесоюз-

ной конференции "Нефть и газ Западной Сибири". – Тюмень: 1982. - С.15-18.

28

3.2.5.5. Сведения об отчете о НИР записывают в такой последовательности: название отчета: сведения, относящиеся к названию / сведения об авторах (кол-лективных и индивидуальных). - номер гос. регистрации и инвентарный номер. - название города, год составления отчета. - количество страниц.

Пример: Технология бурения глубоких скважин в Башкирии: Отчет о НИР Уфимск. нефт. ин-т /Руководитель работы Н.В.Петров.- I8-I-9-I-6-BH; №ГР75014246; Инв.№ В452743. – Уфа: 1973. - 94 с.

3.2.5.6. Описание стандартов и других нормативных документов составляют так, как показано в примерах:

1. ГОСТ 2.105-79. ЕСКД. Общие требование к текстовым документам. - Введ.01.07.80.

2. Прейскурант № 06-02: Оптовые цены на изделия из стекла и стеклянного волокна: Утв.Гос.ком.цен Совета Министров СССР 12.03.74; Введ.01.01.75. - М.: Прейскурантиздэт, 1974. - 123 с.

3.2.5.7. Авторские свидетельства и патенты описывают следующим обра-зом:

1. А.с. СССР 52804. Долото буровое / Уфимск. нефт. ин-т; С.И.Петров, В.Я.Иванов. - Опубл. в Б.И., 1976, № 34.

2. Патент РФ 2567890. Усилитель операционный / Авт. Иванов А.И., Пет-раков Б.В. – Опубл. в Б.И., 1999, №3.

29

3.2.6. Оформление титульного листа отчета

3.2.6.1. Все надписи на титульном листе выполняют наклонным чертежным

шрифтом №5 строчными буквами (за исключением первых заглавных букв в предложениях). Название лабораторной работы выполняют чертежным шрифтом №7 прописными буквами.

Все надписи на титульном листе выполняют карандашом или пастой одно-го цвета с текстовой частью отчета.

Допускается использовать титульный лист, выполненный на принтере с ис-пользованием компьютера. Гарнитура шрифта должна быть как у текстовой части отчета кеглем 24 … 26 (высотой 5 или 7 мм).

3.2.6.2. Титульный лист является первым листом (страницей) отчета и не нумеруется.

3.2.6.3. На титульном листе указываются последовательно сверху вниз: название образовательного учреждения (Тольяттинский политехнический

институт), наименование кафедры, к которой относится учебная лаборатория, где вы-

полнялась лабораторная работа(Кафедра «Промышленная электроника»), название лабораторной работы и наименование документа ( «ОПРЕДЕЛЕ-

НИЕ ВОЛЬТ-АМПЕРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК И ПАРАМЕТРОВ ОДНООПЕ-РАЦИОННОГО ТРИНИСТОРА» Отчет по лабораторной работе №10),

должность, фамилию и инициалы руководителя работы (Руководитель: до-цент Чернявский Н.И.),

фамилию и инициалы студента (Исполнитель: студент Смирнов А.В.), номер студенческой группы (Группа ЭВ-401), номер бригады (Бригада №2), место и год выполнения работы (Тольятти 2001 ).

30

Пример выполнения титульного листа

Тольяттинский политехнический институт

Кафедра «Промышленная электроника»

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОЛЬТ-АМПЕРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК И ПАРАМЕТРОВ

ОДНООПЕРАЦИОННОГО ТРИНИСТОРА

Отчет по лабораторной работе №10

Руководитель: доцент Чернявский Н.И. Исполнитель: студент Смирнов А.В. Группа ЭВ-401 Бригада №2

Тольятти 2001

31

Т

ми.

4. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОВЕДЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБО

4.1. Лабораторная работа №1. Определение свойств, параметров, вольт-

амперных характеристик выпрямительных диодов и степени их соответствия тех-ническим условиям.

4.1.1. Цель работы Цель работы - достичь глубокого и прочного понимания свойств и характе-

ристик полупроводниковых выпрямительных диодов, приобрести навыки экспе-риментального определения их вольтамперных характеристик (ВАХ) и практиче-ского определения соответствия их параметров техническим условиям или спра-вочным данным.

4.1.2. Задачи работы 4.1.2.1. Изучить теоретический материал по выпрямительным диодам. 4.1.2.2. Выполнить экспериментальную часть работы в соответствии с про-

граммой и обработать результаты экспериментов. 4.1.2.3. По результатам проведенных работ оформить отчет и защитить его. 4.1.3.Программа работ 4.1.3.1. Ознакомиться с методическими рекомендациями по выполнению

данной работы 4.1.3.2. Изучить теоретические сведения по электрофизическим явлениях в

электронно-дырочных переходах, свойствам и параметрам полупроводниковых выпрямительных диодов по конспекту лекций по дисциплине "Полупроводнико-вые приборы " и литературе [1 - 4].

4.1.3.3. Подготовить формуляр отчета по лабораторной работе. 4.1.3.4. Ознакомиться с устройством лабораторного стенда и подготовить

его к работе 4.1.3.5. Снять прямые ветви ВАХ кремниевого и германиевого диодов. 4.1.3.6. Снять обратные ветви ВАХ этих же диодов. 4.1.3.7. Построить графики полученных ВАХ. 4.1.3.8. Определить величины порогового напряжения, напряжения пробоя

и обратного тока. 4.1.3.9. Рассчитать по ВАХ зависимости статического Rc и динамического

Rд сопротивлений от тока диода. 4.1.3.10. Определить по справочнику параметры номинального режима

диодов и для номинального тока построить схемы замещения. 4.1.3.11. Сравнить параметры исследованных диодов с техническими

условиями или со справочными данны4.1.3.12. Для цепи, состоящей из последовательно соединенных источника

напряжения с величиной электродвижущей силы (ЭДС) равной Ео, нагрузочного резистора Rо = 1 кОм и диода, рассчитать изменение коэффициента η полезного действия (КПД) такой цепи при изменении Е в диапазоне +50% от величины Ео.

32

Ток диода при Е = Ео принять равным 2 мА. Сравнить полученные зависимости для германиевого и кремниевого диодов и объяснить их.

4.1.3.13. Для цепи по п.3.12 при Е = Ео рассчитать и построить графики за-висимостей величины η цепи от изменения сопротивления резистора R в диапазо-не от 500 Ом до 1,5 кОм.

4.1.3.14. Закончить оформление отчета и сделать выводы о степени соответ-ствия исследованных диодов техническим условиям, сравнить свойства герма-ниевого и кремниевого диодов и объяснить их отличия.

4.1.3.15. Защитить отчет. 4.1.4. Методические рекомендации 4.1.4.1. При изучении теоретического материала обратить внимание на

свойства полупроводников и электронно-дырочных переходов, связанных с раз-личной шириной запрещенной зоны у разных полупроводниковых материалов. Повторить графоаналитические методы расчета режимов нелинейных цепей, а также условные обозначения элементов в электрических цепях и их буквенные обозначения по действующим ГОСТам.

4.1.4.2. Работа выполняется на универсальном лабораторном стенде 87Л-01 "ЛУЧ". При выполнении экспериментальной части лабораторной работы необхо-димо использовать сменный планшет №1. Рекомендуемые приборы: 1) генератор тока (ГТ 0-10 мА) и генератор напряжения (ГН 30-100 В), находящиеся на нижней панели стенда, 2) миллиамперметр (АВМ1), вольтметр (АВМ2), находящиеся на правой панели стенда, 3)кремниевый диод КД 503, 4) германиевый диод Д9, 5)соединительные провода. Конечное значение шкал приборов соответствует численному значению положения рукоятки переключателя диапазонов каждого прибора.

4.1.4.3. Прямая ветвь ВАХ снимается по схеме, приведенной на левой части планшета, обратная ветвь - по схеме на правой части. Для точного получения ре-зультатов при малых значениях измеряемых величин необходимо устанавливать переключатели приборов на как можно меньшие диапазоны измерения, не допус-кая тем не менее при этом зашкаливания стрелок приборов.

4.1.4.4. При снятии прямых ветвей ВАХ необходимо обратить внимание на полярности источников и приборов, указанные на левой схеме планшета и со-брать схему в строгом соответствии с этими полярностями. Далее надо поставить тумблер "АВМ1-АВО" в положение "АВМ1" и тумблер "АВМ2-МВ" в положение "АВМ2". Переключатель "АВМ1" перевести в положение "10 мА". Переключа-тель "АВМ2" в положение" 1 В". Подключить стенд к сети 220 В, 50 Гц. Устано-вить рукоятки ГТ "ГРУБО" и "ТОЧНО" в крайнее левое положение.

После проверки собранной схемы лаборантом включить стенд, поставить тумблер питания в положение "СЕТЬ". При этом должна загореться сигнальная лампочка. Вращая рукоятки "ГРУБО" и "ТОЧНО" генератора тока, снять показа-ния приборов "АВМ1" и "АВМ2" в 10 -12 точках. Максимальное значение зада-ваемого тока - 10 мА - превышаться не должно. Затем отключить стенд от сети, а полученные значения токов и напряжений занести в таблицу. После замены диода указанные действия повторить.

33

4.1.4.5. При снятии обратных ветвей ВАХ необходимо собрать схему на правой части планшета стенда, соблюдая указанные на ней полярности приборов и источников. Поставить тумблер "АВМ1-АВ0" в положение "АВ0" и тумблер "АВМ2-МВ" в положение "АВМ2". На нижней панели стенда включить тумблер "АВ0". Переключатель "АВ0" перевести в положение "100 мкА", переключатель "АВМ2" в положение "100 В". Установить рукоятки ГТ "ГРУБО" и "ТОЧНО" в крайнее левое положение.

4.1.4.6. После проверки собранной схемы лаборантом включить стенд, по-ставив тумблер питания в положение "СЕТЬ". При этом должна загореться сиг-нальная лампочка. Вращая рукоятку генератора напряжения "ГН 30-100 В", снять показания приборов "АВ)" и "АВМ2" в 10-12 точках. Максимальное задаваемое напряжение - 100 В. Отключить стенд тумблером питания. Занести в таблицу по-лученные значения токов и напряжений. Построить в первом приближении чер-новые графики полученных ВАХ и показать их преподавателю. Разобрать схему. Сдать соединительные провода и сменные элементы лаборанту.

4.1.4.7. Построить точные графики полученных ВАХ. Поскольку масштабы токов и напряжений на осях графиков прямых и обратных ветвей ВАХ различны, то рекомендуется прямые и обратные ветви ВАХ строить на отдельных графиках.

4.1.4.8. При оформлении отчета руководствоваться требованиями ГОСТ 7.32-89 "Отчет о научно-исследовательской работе", СТП 2.201-87 "Записка пояс-нительная к курсовому и дипломному проектам" и системы ЕСКД.

4.1.5. Содержание отчета Отчет должен содержать следующие разделы: • цель и программа работ, • описание методики, принципиальной электрической схемы для опре-

деления ВАХ диодов с приведением всех используемых приборов, разъемов и их буквенных обозначений, а также таблиц со значениями экспериментальных дан-ных.

• графики ВАХ диодов с определенными графически пороговыми на-пряжениями и напряжениями пробоя,

• расчет зависимостей Rc и Rд от тока диодов, графики этих зависимо-стей и схемы замещения диодов для номинального тока,

• справочные данные исследуемых диодов и их эскизы с указанием на-звания электродов,

• расчет КПД цепи по п.п.3.11 и 3.12 графоаналитическим методом, • выводы по работе, • список литературы, использованной при проведении работы. 4.1.6. Вопросы для самоконтроля 4.1.6.1. Вопросы для допуска к выполнению лабораторной работы. • В чем заключается цель лабораторной работы? • Какие приборы используются при выполнении лабораторной работы?

34

• Как определяется прямая ветвь ВАХ диода? • Как определяется обратная ветвь ВАХ диода? • Какие пределы измерения выставляются на приборах при определе-

нии прямой и обратной ветвей ВАХ диода? • Какой максимальный ток выставляется при определении прямой вет-

ви ВАХ диодов и какое максимальное напряжение выставляется при определении обратной ветви ВАХ диодов?

4.1.6.2. Вопросы для защиты отчета по лабораторной работе • В чем заключается принцип действия p-n-перехода и особенности фи-

зических процессов в нем при различных смещениях? • Какова причина возникновения обратного тока p-n-перехода и диода

на его основе? • Чем различаются ВАХ германиевого и кремниевого диодов и почему? • Чем можно объяснить различия ВАХ идеализированного и реального

диодов? • Как и почему изменяются характеристические сопротивления диодов? • Каковы области применения диодов и технологии их изготовления? • В чем заключаются методики проведения экспериментальной и рас-

четной частей лабораторной работы? • Какими параметрами характеризуются выпрямительные диоды? • Как диоды маркируются и обозначаются в схемах электрических це-

пей? • Каковы схемы замещения диодов? ЛИТЕРАТУРА 1.Электронные приборы: Учебник для вузов/В.Н.Дулин, Н.А.Аваев,

В.П.Демин и др. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - С.12-82, с.97-113. 2.Жеребцов И.П. Основы электроники. - Л.: Энергоатомиздат, 1989. - С.19-

50. 3.Овечкин Ю.А. Полупроводниковые приборы. - М.: Высшая школа, 1986. -

С.8-48.

35

4.2. Лабораторная работа №2. Определение свойств, параметров, вольт-амперных характеристик кремниевого стабилитрона и их анализ.

4.2.1.Цель работы Цель работы - достичь глубокого и прочного понимания свойств и па-

раметров полупроводникового кремниевого стабилитрона, приобрести навыки экспериментального определения его вольт-амперных характеристик и их исполь-зования.

4.2.2. Задачи работы 4.2.2.1. Изучить теоретический материал по полупроводниковым крем-

ниевым стабилитронам. 4.2.2.2. Выполнить экспериментальную часть работы в соответствии с

программой и обработать результаты экспериментов. 4.2.2.3. По результатам проведенных работ оформить отчет и защитить его. 4.2.3. Программа работ 4.2.3.1. Ознакомиться с методическими рекомендациями по выполне-

нию данной работы. 4.2.3.2. Изучить теоретические сведения по электрофизическим явлени-

ях в кремниевых полупроводниковых стабилитронах, свойствам и параметрам полупроводниковых кремниевых стабилитронов по конспекту лекций по дисцип-лине "Полупроводниковые приборы " и литературе [1 - 4].

4.2.3.3. Подготовить формуляр отчета по лабораторной работе. 4.2.3.4. Ознакомиться с устройством лабораторного стенда и подгото-

вить его к работе. 4.2.3.5. Снять прямые ветви ВАХ кремниевого стабилитрона. 4.2.3.6. Снять его обратные ветви ВАХ. 4.2.3.7. Построить графики полученных ВАХ. 4.2.3.8. Определить величины порогового напряжения, напряжения ста-

билизации и обратного тока. 4.2.3.9. Рассчитать по ВАХ зависимости статического Rc и динамиче-

ского Rд сопротивлений от тока диода. 4.2.3.10. Определить по справочнику параметры номинального режима

диодов и для номинального тока построить схемы замещения. 4.2.3.11. Сравнить параметры исследованных диодов с техническими ус-

ловиями или со справочными данными. 4.2.3.12. Для простейшего параметрического стабилизатора, состоящего

из последовательно соединенных источника напряжения с величиной электро-движущей силы (ЭДС) равной Ео, нагрузочного резистора Rо = 1 кОм и исследо-ванного стабилитрона, рассчитать величину коэффициента стабилизации такого параметрического стабилизатора при изменении Е в диапазоне +50% от величины

36

Ео. Ток стабилитрона при Е = Ео принять равным среднему току на рабочем уча-стке полученной в эксперименте ВАХ.

4.2.3.13. Для цепи по п.3.12 при Е = Ео рассчитать и построить графики 4.2.3.14. Закончить оформление отчета и сделать выводы о степени соот-

ветствия исследованного стабилитрона техническим условиям. 4.2.3.15. Защитить отчет. 4.2.4. Методические рекомендации 4.2.4.1. При изучении теоретического материала обратить внимание на

свойства полупроводникового кремниевого стабилитрона, особенности его ВАХ и методики экспериментального определения ВАХ на рабочем участке. Повторить графо-аналитические методы расчета режимов нелинейных цепей, а также услов-ные обозначения элементов в электрических цепях и их буквенные обозначения по действующим ГОСТам.

4.2.4.2. Работа выполняется на универсальном лабораторном стенде 87Л-01 "ЛУЧ". При выполнении экспериментальной части лабораторной работы необходимо использовать сменный планшет №2. Рекомендуемые приборы: 1) ге-нератор тока (ГТ 0-10 мА) и генератор напряжения (ГН2 0,5 - 15 В), находящиеся на нижней панели стенда, 2) миллиамперметр (АВМ2), вольтметры (АВМ1 и АВМ0), находящиеся на правой панели стенда, 3) кремниевый стабилитрон (обра-зец выдает лаборант), 4) соединительные провода.

Конечное значение шкал приборов соответствует численному значе-нию положения рукоятки переключателя диапазонов каждого прибора.

4.2.4.3. Прямая ветвь ВАХ снимается по схеме, приведенной на левой части планшета, обратная ветвь - по схеме на правой части. Для точного получе-ния результатов при малых значениях измеряемых величин необходимо устанав-ливать переключатели приборов на как можно меньшие диапазоны измерения, не допуская тем не менее при этом зашкаливания стрелок приборов.

4.2.4.4. При снятии прямых ветвей ВАХ необходимо обратить внимание на полярности источников и приборов, указанные на левой схеме планшета и со-брать схему в строгом соответствии с этими полярностями. Далее надо поставить тумблер "АВМ1-АВО" в положение "АВМ1" и тумблер "АВМ2-МВ" в положение "АВМ2". Переключатель "АВМ1" перевести в положение "1 В". Переключатель "АВМ2" - в положение" 10 мА". Подключить стенд к сети 220 В, 50 Гц. Устано-вить рукоятки ГТ "ГРУБО" и "ТОЧНО" в крайнее левое положение.

4.2.4.5. После проверки собранной схемы лаборантом включить стенд, по-ставить тумблер питания в положение "СЕТЬ". При этом должна загореться сиг-нальная лампочка. Вращая рукоятки "ГРУБО" и "ТОЧНО" генератора тока, снять показания приборов "АВМ1" и "АВМ2" в 10 -12 точках. Максимальное значение задаваемого тока - 10 мА - превышаться не должно. Затем отключить стенд от се-ти, а полученные значения токов и напряжений занести в таблицу.

4.2.4.6. При снятии обратных ветвей ВАХ необходимо собрать схему на правой части планшета стенда, соблюдая указанные на ней полярности приборов и источников. Поставить тумблер "АВМ1-АВ0" в положение "АВМ1" и тумблер "АВМ2-МВ" в положение "АВМ2". Переключатель "АВМ1" перевести в положе-ние "10 В ", переключатель "АВМ2" в положение "10 мА". Установить рукоятки ГТ и ГН2 "ГРУБО" и "ТОЧНО" в крайнее левое положение.

37

4.2.4.7. После проверки собранной схемы лаборантом включить стенд, по-ставив тумблер питания в положение "СЕТЬ". При этом должна загореться сиг-нальная лампочка. Вращая рукоятки генератора тока "ГРУБО" и "ТОЧНО", снять показания приборов "АВМ1" и "АВМ2" в 10-12 точках в диапазоне от 0 до 1мА.

4.2.4.8. При установленном значении обратного тока 1 мА вращая рукоятки "ГРУБО" и "ТОЧНО" генератора напряжения ГН2 (0,5 - 15 В), установить стрелку вольтметра АВМ1 на нулевое деление шкалы. Затем перевести переключатель "АВ0" в положение "5 В". Переключатель "АВМ1-АВ0" поставить в положение "АВ0" и включить тумблер на нижней панели стенда в положение "АВ0". Под-ключить, соблюдая полярность, вместо "АВМ1" к гнездам планшета Х11 и Х12 вольтметр "АВ0". Установить с помощью рукояток генератора напряжения ГН2 (0,5 - 15 В) стрелку "АВ0" на нуль.

Переключая на одну ступень переключатель "АВ0" с диапазона "5 В" до диапазона "0,1 В", необходимо устанавливать каждый раз стрелку "АВ0" на нуль с помощью рукояток ГН2. Таким образом, можно, не допуская зашкаливания стрелок приборов, установить максимальную чувствительность измерения при-ращения напряжения в этом эксперименте.

4.2.4.9. Увеличивая ток от 1 мА до 10 мА с помощью рукояток генера-тора тока ГТ, снимать показания приборов "АВ0" и "АВМ2" с интервалом по току 1 мА на рабочем участке ВАХ исследуемого стабилитрона . Отключить стенд тумблером питания. Занести в таблицу полученные значения токов и напряжений. Построить в первом приближении черновые графики полученных ВАХ и показать их преподавателю. Разобрать схему. Сдать соединительные провода и сменные элементы лаборанту.

4.2.4.10. Построить точные графики полученных ВАХ. Поскольку мас-штабы токов и напряжений на осях графиков прямых и обратных ветвей ВАХ различны, то рекомендуется прямые и обратные ветви ВАХ строить на отдельных графиках, причем на отдельном графике необходимо отобразить рабочий участок ВАХ стабилитрона в виде грфика зависимости приращения напряжения от тока.


4.2.5. Содержание отчета Отчет должен содержать следующие разделы: • цель и программа работ, • описание методики, принципиальной электрической схемы для опре-

деления ВАХ стабилитрона с приведением всех используемых приборов, разъе-мов и их буквенных обозначений, а также таблиц со значениями эксперименталь-ных данных,

• графики ВАХ стабилитрона с определенными графически пороговы-ми напряжениями и напряжениями и токами стабилизации,

• расчет зависимостей Rc и Rд от тока стабилитрона, графики этих за-висимостей и схемы замещения стабилитрона для номинального тока,

• справочные данные исследуемого стабилитрона и эскизы с указанием названия электродов,

• расчет коэффициента стабилизации параметрического стабилизатора по п.3.12 графо-аналитическим методом,

38

• выводы по работе, • список литературы, использованной при проведении работы. 4.2.6. Вопросы для самоконтроля 4.2.6.1. Вопросы для допуска к выполнению лабораторной работы. • В чем заключается цель лабораторной работы? • Какие приборы используются при выполнении лабораторной работы? • Как определяется прямая ветвь ВАХ стабилитрона? • Как определяется обратная ветвь ВАХ стабилитрона? • Какие пределы измерения выставляются на приборах при определе-

нии прямой и обратной ветвей ВАХ диода? • Какой максимальный ток выставляется при определении прямой вет-

ви ВАХ диодов и какова методика определения обратной ветви ВАХ стабилитро-на ?

4.2.6.2. Вопросы для защиты лабораторной работы • В чем заключается принцип действия стабилитрона и особенности

физических процессов в нем при различных смещениях? • Какова причина возникновения участка стабилизации напряжения на

обратной ветви ВАХ стабилитрона? • Чем различаются ВАХ германиевого, кремниевого диодов и кремние-

вого стабилитрона? • Как и почему изменяются характеристические сопротивления стаби-

литрона? • Каковы области применения стабилитронов и технологии их изготов-

ления? • В чем заключаются методики проведения экспериментальной и рас-

четной частей лабораторной работы? • Какими параметрами характеризуются кремниевые стабилитроны? • Как стабилитроны маркируются и обозначаются в схемах электриче-

ских цепей? • Каковы схемы замещения диодов? • Чем стабилитроны отличаются от стабисторов? • Что такое температурный коэффициент стабилизации? • Каковы способы повышения температурной стабильности параметров

стабилитронов? РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА 1. Пасынков В.В. и др. Полупроводниковые приборы.-М.:Высш.шк., 1981. -

431с. 2. Степаненко И.П. Основы теории транзисторов и транзисторных схем. -

М.: Энергия, 1973, - 608 с. 3. Микроэлектроника: Учебн. пособие для втузов / Под редакцией

Л.А.Коледова. Кн.1. Физические основы функционирования изделий микроэлек-троники / О.В. Митрофанов, Б.В. Смирнов, Л.А. Коледов. - М.: Высш. шк., 1987. - 168с.

39

4.3.Лабораторная работа №3. Определение свойств, параметров и вольт-амперных характеристик туннельного и обращенного диодов и их анализ

4.3.1.Цель работы. Цель работы - достичь глубокого и прочного понимания свойств и характе-

ристик полупроводниковых туннельных и обращенных диодов, приобрести навы-ки экспериментального определения их вольт-амперных характеристик (ВАХ) и практического определения соответствия их параметров техническим условиям или справочным данным.

4.3.2. Задачи работы. 4.3.2.1.Изучить теоретический материал по туннельным и обращенным дио-

дам. 4.3.2.2.Выполнить экспериментальную часть работы в соответствии с про-

граммой и обработать результаты экспериментов. 4.3.2.3.По результатам проведенных работ оформить отчет и защитить его. 4.3.3.Программа работ. 4.3.3.1. Ознакомиться с методическими рекомендациями по выполнению


электронно-дырочных переходах туннельных и обращенных диодов, свойствам и параметрам туннельных и обращенных диодов по конспекту лекций по дисцип-лине "Полупроводниковые приборы " и литературе [1 - 4].


его к работе 4.3.3.5.Снять прямые ветви ВАХ туннельного и обращенного диодов. 4.3.3.6. Снять обратные ветви ВАХ этих же диодов. 4.3.3.7. Построить графики полученных ВАХ. 4.3.3.8. Определить величины напряжений пика, впадины, перепада, токов

пика и впадины туннельного диода. 4.3.3.9. Рассчитать по ВАХ зависимости статического Rc и динамического

Rд сопротивлений от тока диода. 4.3.3.10. Определить по справочнику параметры номинального режима дио-

дов. 4.3.3.11. Сравнить параметры исследованных диодов с техническими усло-

виями или со справочными данными. Привести эскизы исследованных приборов. 4.3.3.12. При напряжении источника питания равном удвоенному значению

напряжения впадины провести нагрузочную прямую через середину участка ВАХ с отрицательным дифференциальным сопротивлением. Определить ток короткого замыкания, а также рабочие точки устойчивого равновесия.

4.3.3.13.Закончить оформление отчета и сделать выводы о степени соответ-ствия исследованных диодов техническим условиям, сравнить свойства туннель-ного и обращенного диодов и объяснить их отличия.

4.3.3.14. Защитить отчет.

40

4.3.4.Методические рекомендации. 4.3.4.1. При изучении теоретического материала обратить внимание на

свойства электронно-дырочных переходов, связанных с увеличением степени ле-гирования контактирующих областей. Повторить условные обозначения элемен-тов в электрических цепях и их буквенные обозначения по действующим ГОС-Там.

4.3.4.2. Работа выполняется на универсальном лабораторном стенде 87Л-01 "ЛУЧ". При выполнении экспериментальной части лабораторной работы необхо-димо использовать сменный планшет №3. Рекомендуемые приборы: 1) генератор тока (ГТ 0-10 мА) и генератор напряжения ГН1( +0,5-7 В), находящиеся на ниж-ней панели стенда, 2)миллиамперметр (АВМ2), вольтметр (АВ0),находящиеся на правой панели стенда, 3)туннельный диод АИ301Г, 4)обращенный диод АИ402Г, 5)соединительные провода. Конечное значение шкал приборов соответствует численному значению положения рукоятки переключателя диапазонов каждого прибора.

4.3.4.3.Для точного получения результатов при малых значениях измеряе-мых величин необходимо устанавливать переключатели приборов на как можно меньшие диапазоны измерения, не допуская тем не менее при этом зашкаливания стрелок приборов. Как прямая, так и обратная ветви ВАХ обоих диодов снимают-ся по схеме, приведенной на левой части планшета.

4.3.4.4.При снятии прямых ветвей ВАХ необходимо обратить внимание на полярности источников и приборов, указанные на левой схеме планшета и со-брать схему в строгом соответствии с этими полярностями. Далее надо поставить тумблер "АВМ1-АВО" в положение "АВМ0" и тумблер "АВМ2-МВ" в положение "АВМ2". На нижней панели стенда включить тумблер "АВ0". Переключатель диапазонов "АВ0" перевести в положение "5 В". Переключатель "АВМ2" в поло-жение" 10 мА". Подключить стенд к сети 220 В, 50 Гц. Установить рукоятки ГТ "ГРУБО" и "ТОЧНО" в крайнее левое положение. Установить в гнезда планшета туннельный диод АИ301Г.

После проверки собранной схемы лаборантом включить стенд, поставить тумблер питания в положение "СЕТЬ". При этом должна загореться сигнальная лампочка. Увеличивая ток вращением рукояток "ГРУБО" и "ТОЧНО" генератора тока, снять показания приборов "АВ0" и "АВМ2" в 10 -12 точках. Максимальное значение задаваемого тока - 10 мА - превышаться не должно. Снижая ток враще-нием тех же рукояток, снять показания приборов еще в 10-12 точках. Затем от-ключить стенд от сети, а полученные значения токов и напряжений занести в таб-лицу. После замены диода указанные действия повторить.

4.3.4.5.При снятии обратных ветвей ВАХ необходимо изменить полярность подключения диода АИ301Г к схеме, перевернув его на 180 градусов и вставив снова в гнезда на планшете. После проверки собранной схемы лаборантом вклю-чить стенд, поставив тумблер питания в положение "СЕТЬ". При этом должна за-гореться сигнальная лампочка. Вращая рукоятки "ГРУБО" и "ТОЧНО" генератора тока ГТ, снять показания приборов "АВ0" и "АВМ2" в 10-12 точках. Максималь-ное значение задаваемого тока - 10 мА. Отключить стенд тумблером питания. За-нести в таблицу полученные значения токов и напряжений. Построить в первом приближении черновые графики полученных ВАХ и показать их преподавателю.

41

4.3.4.6.Для определения прямой ветви ВАХ обращенного диода необходимо заменить исследуемых диод на АИ402Г. После этого перевести рукоятку пере-ключателя "АВ0" в положение "5 В" и установить рукоятки генератора тока в крайнее левое положение. Далее выполнить указания п.4.4, построить в первом приближении черновые графики полученных ВАХ и показать их преподавателю.

4.3.4.7. Для определения обратной ветви ВАХ обращенного диода необхо-димо изменить полярность подключения диода АИ402Г к схеме, перевернув его на 180 градусов и вставив снова в гнезда на планшете. Затем поставить переклю-чатель "АВ0"в положение "0,5 В", а рукоятки генератора тока установить в край-нее левое положение. Далее выполнить указания п.4.5, разобрать схему, сдать со-единительные провода и сменные элементы лаборанту.

4.3.4.8. При построении графиков ВАХ участки с отрицательным диффе-ренциальным сопротивлением аппроксимировать прямыми линиями, проходящи-ми через точки пика и впадины.

4.3.4.9.Построить точные графики полученных ВАХ. Поскольку масштабы токов и напряжений на осях графиков прямых и обратных ветвей ВАХ различны, то рекомендуется прямые и обратные ветви ВАХ строить на отдельных графиках.


4.3.5.Содержание отчета Отчет должен содержать следующие разделы: • цель и программа работ, • описание методики, принципиальных электрических схем для опре-

деления ВАХ диодов с приведением всех используемых приборов, разъемов и их буквенных обозначений, а также таблиц со значениями экспериментальных дан-ных.

• графики ВАХ диодов с определенными значениями напряжений пика. впадины и перепада, а также токов пика и впадины,

• расчет зависимостей Rc, Rд и РVD от тока диодов, графики этих зави-симостей ,

• справочные данные исследуемых диодов и их эскизы с указанием на-звания электродов,

• выводы по работе, • список литературы, использованной при проведении работы. 4.3.6. Вопросы для самоконтроля 4.3.6.1. Вопросы для допуска к выполнению лабораторной работы. • В чем заключается цель лабораторной работы? • Какие приборы используются при выполнении работы? • Как определяется прямые ветви ВАХ исследуемых диодов? • Как определяется обратные ветви ВАХ исследуемых диодов? • Какие пределы измерения выставляются на приборах при определе-

нии прямой и обратной ветвей ВАХ диодов?

42

• Какой максимальный ток задается при определении ВАХ? 4.3.6.2. Вопросы для защиты лабораторной работы • В чем заключается принцип действия туннельного и обращенного

диодов и особенности процессов в них при различных смещениях? • Какова причина возникновения участка с отрицательным дифферен-

циальным сопротивлением на ВАХ туннельного диода? • Чем различаются ВАХ туннельного и обращенного диодов и почему? • Чем объяснить различия ВАХ туннельного и выпрямительного дио-

дов? • Как и почему изменяются характеристические сопротивления диодов? • Каковы области применения туннельных и обращенных диодов и

технологии их изготовления? • В чем заключаются методики проведения экспериментальной и рас-

четной частей лабораторной работы? • Какими параметрами характеризуются туннельные и обращенные

диоды? • Как туннельные и обращенные диоды маркируются и обозначаются в

схемах электрических цепей? РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА 1. Пасынков В.В. и др. Полупроводниковые приборы.-М.: Высш.шк.,1981. -

431с. 2.Степаненко И.П. Основы теории транзисторов и транзисторных схем. -

М.:Энергия, 1973, - 608 с. 3. Микроэлектроника: Учебн.пособие для втузов / Под редакцией

Л.А.Коледова. Кн.1. Физические основы функционирования изделий микроэлек-троники / О.В.Митрофанов, Б.В.Смирнов, Л.А.Коледов. - М.: Высш.шк., 1987. - 168с.

43

4.4. Лабораторная работа №4. Определение свойств, параметров и семейств статических вольт-амперных характеристик биполярного транзистора в схеме с общим эмиттером.


ристик биполярных транзисторов в схеме с общим эмиттером, приобрести навыки экспериментального определения семейств их статических вольт-амперных ха-рактеристик (ВАХ) и научиться использовать их для практического определения соответствия параметров биполярных транзисторов техническим условиям или справочным данным.

4.4.2. Задачи работы 4.4.2.1. Изучить теоретический материал по биполярным транзисторам,

схемам их включения и семействам ВАХ. 4.4.2.2. Выполнить экспериментальную часть работы в соответствии с про-

граммой и обработать результаты экспериментов. 4.4.2.3. По результатам проведенных работ оформить отчет и защитить его. 4.4.3. Программа работ 4.4.3.1. Ознакомиться с методическими рекомендациями по выполнению


биполярных транзисторах, свойствам и параметрам полупроводниковых биполяр-ных транзисторов, включенных в схеме с общим эмиттером по конспекту лекций по дисциплине "Полупроводниковые приборы " и литературе.


его к работе 4.4.3.5. Снять семейство входных статических ВАХ биполярного транзисто-

ра в схеме с общим эмиттером. 4.4.3.6. Снять семейство выходных ВАХ этого же транзистора. 4.4.3.7. Построить графики полученных ВАХ. 4.4.3.8. Выбрать рабочую точку на прямолинейном участке одной из ВАХ

семейства выходных характеристик и определить для этой точки значения h-параметров.

4.4.3.9. Рассчитать по семействам выходных ВАХ зависимости статического Rc и динамического Rд сопротивлений, а также выделяемой в транзисторе мощно-сти Рvт от тока коллектора.

4.4.3.10. Определить по справочнику параметры предельных режимов рабо-ты транзистора и отметить их на семействах ВАХ.

4.4.3.11. Построить нагрузочную прямую на семействе выходных ВАХ для нагрузки сопротивлением R=250 Ом при напряжении питания U=15 В. Опреде-лить напряжение насыщения и отсечки, а также токи при этих напряжениях. По-

44

строить зависимость выделяемой в транзисторе мощности от входного тока при переводе транзистора из режима отсечки в режим насыщения.

4.4.3.12. Сравнить параметры исследованного транзистора с техническими условиями или со справочными данными.

4.4.3.13. Используя экспериментальные данные, полученные при определе-нии семейств входных и выходных ВАХ, построить семейства статических ВАХ прямой передачи тока и обратной связи по напряжению.

4.4.3.14. Закончить оформление отчета и сделать выводы о степени соответ-ствия исследованного транзистора техническим условиями.


принцип работы биполярного транзистора, свойства биполярных транзисторов в различных схемах включения и их параметры. Повторить условные обозначения элементов в электрических цепях и их буквенные обозначения по действующим ГОСТам.

4.4.4.2. Работа выполняется на универсальном лабораторном стенде 87Л-01 "ЛУЧ". При выполнении экспериментальной части лабораторной работы необхо-димо использовать сменный планшет №6. Рекомендуемые приборы: 1) генератор тока (ГТ 0-10 мА) и генератор напряжения ГН2( 0,5-15 В), находящиеся на ниж-ней панели стенда, 2) миллиамперметр (АВМ1), вольтметр (АВ0), миллиампер-метр АВМ2, измеритель выхода ИВ, находящиеся на правой панели стенда, 3) биполярный транзистор МП40, 4) соединительные провода. Конечное значение шкал приборов соответствует численному значению положения рукоятки пере-ключателя диапазонов каждого прибора.

4.4.4.3. Для точного получения результатов при малых значениях измеряе-мых величин необходимо устанавливать переключатели приборов на как можно меньшие диапазоны измерения, не допуская тем не менее при этом зашкаливания стрелок приборов.

4.4.4.4. При снятии ВАХ необходимо обратить внимание на полярности ис-точников и приборов, указанные на схеме планшета и собрать схему в строгом соответствии с этими полярностями. Для снятия семейства входных ВАХ в каче-стве РА1 целесообразно использовать АВМ2, а в качестве PV1 - использовать АВ0. Далее надо соединить проводником вход РА2 с гнездами Х7 и Х8. Тумбле-ры приборов поставить в положение "АВ0" и "АВМ2", после чего включить тумблер "АВ0" на нижней панели стенда. Перевести переключатель прибора "АВ0" в положение"0,5 В", а переключатель прибора "АВМ2" в положение "0,5 мА". Переключатель измерителя выхода ИВ необходимо установить в положение "ГН2 25В". При этом он будет показывать напряжение на выходе источника ГН2 на пределе 25В. Перед началом эксперимента подключить стенд к сети 220 В, 50 Гц. Установить рукоятки источников ГТ и ГН2 "ГРУБО" и "ТОЧНО" в крайнее положение против часовой стрелки.

После проверки собранной схемы лаборантом включить стенд, поставив тумблер питания в положение "СЕТЬ". При этом должна загореться сигнальная лампочка. Вращая рукоятки "ГРУБО" и "ТОЧНО" генератора тока, снять показа-ния приборов "АВ0" и "АВМ2" в 10 -12 точках в диапазоне тока базы от 0 до 0,5

45

мА. Поскольку семейство входных характеристик должно сниматься при посто-янном выходном напряжении, то при изменении тока базы необходимо следить за тем, чтобы выходное напряжение не изменялось. При обнаружении его изменения необходимо ручкой регулятора ГН2 восстановить первоначально установленную его величину. Рекомендуется семейство входных ВАХ снимать при следующих постоянных напряжениях коллектор-эмиттер ⎯ 0; 0,5; 5; 10; 15 В. Затем отклю-чить стенд от сети, а полученные значения токов и напряжений занести в табли-цу.

4.4.4.5. Перед проведением эксперимента по определению семейства вы-ходных ВАХ необходимо разобрать схему, собранную для проведения предыду-щего эксперимента и установить все рукоятки регуляторов в исходное положение.

4.4.4.6. Для определения выходных статических ВАХ биполярного транзи-стора ток коллектора рекомендуется измерять прибором "АВМ1", установив пе-реключатель его диапазонов в положение "50 мА". После проверки собранной схемы лаборантом необходимо включить стенд, задать с помощью генератора то-ка ГТ ток базы и поддерживать его постоянным в ходе эксперимента по опреде-лению каждой выходной ВАХ всего семейства. Рекомендуемый ряд задаваемых в этом эксперименте токов базы - 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5 мА.

При каждом из этих значений тока базы необходимо снять 10-15 то-чек ВАХ в диапазоне изменения напряжения коллектор-эмиттер от 1 до 15 В. По-скольку ток коллектора наиболее круто возрастает в диапазоне от 0 до 1 В, то в этом диапазоне рекомендуется снять 10 точек с шагом 0,1 В. Не следует забывать о поддержании тока базы постоянным.

4.4.4.7. Определить начальный ток эмиттера при 10 В напряжения коллек-тор-эмиттер и разомкнутой цепи базы. Эксперимент проводить как можно быст-рее во избежание излишнего саморазогрева транзистора.

4.4.4.8. После окончания экспериментов отключить стенд. Построив от руки в рабочей тетради графики полученных семейств ВАХ, показать преподавателю.

4.4.4.9. По экспериментальным данным, полученным в ходе выполнения данной лабораторной работы, построить графики семейств статических ВАХ прямой передачи и обратной связи.

4.4.4.10. Построить графики семейства зависимостей статического коэффи-циента передачи тока базы от тока коллектора.

4.4.4.11. Построить графики семейства зависимостей мощности рассеяния на транзисторе от напряжения коллектор-эмиттер. При расчетах учитывать поте-ри не только от тока коллектора, но и от тока базы.

4.4.4.12. На графиках семейства выходных ВАХ отметить границы предель-но допустимых режимов работы исследованного транзистора.

4.4.4.13. Рассчитать h-параметры рабочей точки, выбранной на одной из вы-ходных ВАХ при напряжении 10 В, определив также ее координаты на соответст-вующей входной ВАХ. Расчет рекомендуется вести графо-аналитическим спосо-бом. При этом следует иметь ввиду, что значение приращения тока коллектора, используемая при расчете параметров h21 и h22 имеет различную величину, так-же как и приращение входного напряжения при определении h11 и h12.

4.4.4.14. Аналогично рассчитать значения h-параметров для остальных то-чек семейств ВАХ и построить их графики.

46

4.4.4.15. Рассчитать значения статического и динамического сопротивлений от входного и выходного напряжений по входным и выходным ВАХ и построить их графики.

4.4.4.16.При оформлении отчета руководствоваться требованиями дейст-вующих ГОСТ 7.32-89 "Отчет о научно-исследовательской работе", СТП 2.201-87 "Записка пояснительная к курсовому и дипломному проектам" и системы ЕСКД.

4.4.5. Содержание отчета Отчет должен содержать следующие разделы: • цель и программа работ, • описание методики, принципиальных электрических схем для опре-

деления семейств ВАХ транзистора в схеме с ОЭ с приведением всех используе-мых приборов, разъемов и их буквенных обозначений, а также таблиц со значе-ниями экспериментальных данных.

• графики семейств статических ВАХ транзистора в схеме с ОЭ с обо-значенными на них границами предельно допустимых режимов работы исследо-ванного транзистора.

• расчет зависимостей Rc и Rд от входного и выходного напряжений и графики этих зависимостей.

• справочные данные исследуемого транзистора и его эскизы с указа-нием названия электродов,

• расчет h-параметров и графики их изменения, • расчет коэффициента В прямой передачи тока базы и графики его из-

менения, • расчет мощности, выделяемой в транзисторе и графики ее изменения

без нагрузки и с нагрузкой, • выводы по работе, • список литературы, использованной при проведении работы. 4.4.6. Вопросы для самоконтроля 4.4.6.1. Вопросы для допуска к выполнению лабораторной работы. • В чем заключается цель лабораторной работы? • Какие приборы используются при выполнении лабораторной работы? • Как определяется семейства входных ВАХ транзистора ? • Как определяется семейства выходных ВАХ диода? • Какие пределы измерения выставляются на приборах при определе-

нии входных и выходных ВАХ транзистора? • Как определить начальный ток эмиттера? 4.4.6.2.Вопросы для защиты лабораторной работы • В чем заключается принцип действия биполярного транзистора и осо-

бенности физических процессов в нем при различных режимах? • Каковы особенности работы биполярного транзистора в схеме с ОЭ

по сравнению с другими схемами включения?

47

• Какими причинами объясняется нелинейный характер ВАХ ? • Какие параметры биполярного транзистора в схеме с ОЭ ВЫ знаете? • Что такое предельные режимы работы транзистора? • Какие области на графиках семейств ВАХ каким режимам соответст-

вуют? • Как по двум различным семействам ВАХ построить остальные семей-

ства? • Каковы области применения транзисторов в схеме с ОЭ ? • В чем заключаются методики проведения экспериментальной и рас-

четной частей лабораторной работы ? • Как биполярные транзисторы маркируются и обозначаются в схемах

электрических цепей ? • Каковы схемы замещения биполярных транзисторов ? ЛИТЕРАТУРА 1. Электронные приборы: Учебник для вузов/ В.Н. Дулин, Н.А.Аваев, В.П.

Демин и др. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - С.12-82, с.97-113. 2. Жеребцов И.П. Основы электроники. - Л.: Энергоатомиздат, 1989. - С.19-

50. 3. Овечкин Ю.А. Полупроводниковые приборы. - М.: Высшая школа, 1986. -

С.8-48.

48

4.5. Лабораторная работа №5. Определение свойств, параметров и семейств статических вольт-амперных характеристик биполярного транзистора в схеме с общей базой


ристик биполярных транзисторов в схеме с общей базой (ОБ), приобрести навыки экспериментального определения семейств их статических вольт-амперных ха-рактеристик (ВАХ) и научиться использовать их для практического определения соответствия параметров биполярных транзисторов техническим условиям или справочным данным.

4.5.2. Задачи работы 4.5.2.1. Изучить теоретический материал по биполярным транзисторам,

схемам их включения и семействам статических ВАХ. 4.5.2.2. Выполнить экспериментальную часть работы в соответствии с про-



биполярных транзисторах, свойствам и параметрам полупроводниковых биполяр-ных транзисторов, включенных в схеме с общей базой по конспекту лекций по дисциплине "Полупроводниковые приборы " и литературе [1 - 4].


его к работе 4.5.3.5. Снять семейство входных статических ВАХ биполярного транзисто-

ра в схеме с ОБ. 4.5.3.6. Снять семейство выходных ВАХ этого же транзистора. 4.5.3.7. Построить графики полученных ВАХ. 4.5.3.8. Выбрать рабочую точку на прямолинейном участке одной из ВАХ

семейства выходных характеристик и определить для этой точки значения h-параметров.

4.5.3.9. Рассчитать по семействам выходных ВАХ зависимости статического Rc и динамического Rд сопротивлений, а также выделяемой в транзисторе мощ-ности Рvт от тока коллектора.

4.5.3.10. Определить по справочнику параметры предельных режимов рабо-ты транзистора и отметить их на семействах ВАХ.

4.5.3.11. Сравнить параметры исследованного транзистора с техническими условиями или со справочными данными.

49

4.5.3.12. Используя экспериментальные данные, полученные при определе-нии семейств входных и выходных ВАХ, построить семейства статических ВАХ прямой передачи тока и обратной связи по напряжению.

4.5.3.14. Закончить оформление отчета и сделать выводы о степени соответ-ствия исследованного транзистора техническим условиям.


принцип работы биполярного транзистора, свойства биполярных транзисторов в различных схемах включения и их параметры. Повторить условные обозначения элементов в электрических цепях и их буквенные обозначения по действующим ГОСТам.

4.5.4.2. Работа выполняется на универсальном лабораторном стенде 87Л-01 "ЛУЧ". При выполнении экспериментальной части лабораторной работы необхо-димо использовать сменный планшет №6. Рекомендуемые приборы: 1) генератор тока (ГТ 0-10 мА) и генератор напряжения ГН2( 0,5-15 В), находящиеся на ниж-ней панели стенда, 2)миллиамперметр (АВМ1), вольтметр (АВ0), миллиампер-метр АВМ2, измеритель выхода ИВ, находящиеся на правой панели стенда, 3)биполярный транзистор МП40, 4)соединительные провода. Конечное значение шкал приборов соответствует численному значению положения рукоятки пере-ключателя диапазонов каждого прибора.


4.5.4.4. При снятии ВАХ необходимо обратить внимание на полярности ис-точников и приборов, указанные на схеме планшета и собрать схему в строгом соответствии с этими полярностями. Для снятия семейства входных ВАХ в каче-стве РА1 целесообразно использовать АВМ2, а в качестве PV1 - использовать АВ0.Далее надо соединить проводником вход РА2 с гнездами Х7 и Х8. Тумбле-ры приборов поставить в положение "АВ0" и "АВМ2", после чего включить тумблер "АВ0" на нижней панели стенда. Перевести переключатель прибора "АВ0" в положение"0,5 В", а переключатель прибора "АВМ2" в положение "0,5 мА". Переключатель измерителя выхода ИВ необходимо установить в положение "ГН2 25В". При этом он будет показывать напряжение на выходе источника ГН2 на пределе 25В. Перед началом эксперимента подключить стенд к сети 220 В, 50 Гц. Установить рукоятки источников ГТ и ГН2 "ГРУБО" и "ТОЧНО" в крайнее положение против часовой стрелки.

После проверки собранной схемы лаборантом включить стенд, поставив тумблер питания в положение "СЕТЬ". При этом должна загореться сигнальная лампочка. Вращая рукоятки "ГРУБО" и "ТОЧНО" генератора тока, снять показа-ния приборов "АВ0" и "АВМ2" в 10 -12 точках в диапазоне тока базы от 0 до 0,5 мА. Поскольку семейство входных характеристик должно сниматься при посто-янном выходном напряжении, то при изменении тока базы необходимо следить за тем, чтобы выходное напряжение не изменялось. При обнаружении его изменения необходимо ручкой регулятора ГН2 восстановить первоначально установленную

50

его величину. Рекомендуется семейство входных ВАХ снимать при следующих постоянных напряжениях коллектор-эмиттер ⎯ 0; 0,5; 5; 10; 15 В. Затем отклю-чить стенд от сети, а полученные значения токов и напряжений занести в табли-цу.

Напряжение коллектор-эмиттер равное нулю лучше всего обеспечивать пу-тем отключения источника ГН2 от разъемов Х11 и Х12 и их последующего зако-рачивания.

4.5.4.5. Перед проведением эксперимента по определению семейства вы-ходных ВАХ необходимо разобрать схему, собранную для проведения предыду-щего эксперимента и установить все рукоятки регуляторов в исходное положение.

4.5.4.6. Для определения выходных статических ВАХ биполярного транзи-стора ток коллектора рекомендуется измерять прибором "АВМ1", установив пе-реключатель его диапазонов в положение "50 мА", при необходимости уменьшая это значение в ходе экспериментов. После проверки собранной схемы лаборантом необходимо включить стенд, задать с помощью генератора тока ГТ ток базы и поддерживать его постоянным в ходе эксперимента по определению каждой вы-ходной ВАХ всего семейства. Рекомендуемый ряд задаваемых в этом экспери-менте токов базы - 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5 мА.

В диапазоне напряжений коллектор-эмиттер от 0 до 15 В при каждом из этих значений тока базы необходимо снять 10-15 точек ВАХ в диапазоне измене-ния напряжения коллектор-эмиттер от 1 до 15 В и, поскольку ток коллектора наи-более круто возрастает в диапазоне от 0 до 1 В, то в этом диапазоне рекомендует-ся снять еще 10 точек с шагом 0,1 В. Не следует забывать о поддержании тока ба-зы постоянным.

Напряжение коллектор-эмиттер равное нулю лучше всего обеспечивать пу-тем отключения источника ГН2 от разъемов Х11 и Х12 и их последующего зако-рачивания.

4.5.4.7. Определить начальный ток эмиттера при 10 В напряжения коллек-тор-эмиттер и разомкнутой цепи базы. Эксперимент проводить как можно быст-рее во избежание излишнего саморазогрева транзистора.

4.5.4.8. После окончания экспериментов отключить стенд. Построив от руки в рабочей тетради графики полученных семейств ВАХ, показать преподавателю.

4.5.4.9. По экспериментальным данным, полученным в ходе выполнения данной лабораторной работы, построить графики семейств статических ВАХ прямой передачи и обратной связи.

4.5.4.10. Построить графики семейства зависимостей статического коэффи-циента передачи тока базы от тока коллектора.

4.5.4.11. Построить графики семейства зависимостей мощности рассеяния на транзисторе от напряжения коллектор-эмиттер. При расчетах учитывать поте-ри не только от тока коллектора, но и от тока базы.

4.5.4.12. На графиках семейства выходных ВАХ отметить границы предель-но допустимых режимов работы исследованного транзистора.

4.5.4.13. Рассчитать h-параметры рабочей точки, выбранной на одной из вы-ходных ВАХ при напряжении 10 В, определив также ее координаты на соответст-вующей входной ВАХ. Расчет рекомендуется вести графо-аналитическим спосо-бом. При этом следует иметь ввиду, что значение приращения тока коллектора,

51

используемая при расчете параметров h21 и h22 имеет различную величину, так-же как и приращение входного напряжения при определении h11 и h12.

4.5.4.14. Аналогично рассчитать значения h-параметров для остальных то-чек семейств ВАХ и построить их графики.

4.5.4.15. Рассчитать значения статического и динамического сопротивлений от входного и выходного напряжений по входным и выходным ВАХ и построить их графики.

4.5.4.16. Построить нагрузочную прямую на семействе выходных ВАХ для нагрузки сопротивлением R=250 Ом при напряжении питания U=15 В. Построить зависимость выделяемой в транзисторе мощности от входного тока при переводе транзистора из режима отсечки в режим насыщения.

4.5.4.17. При оформлении отчета руководствоваться требованиями дейст-вующих ГОСТ 7.32-89 "Отчет о научно-исследовательской работе", СТП 2.202-87 "Записка пояснительная к курсовому и дипломному проектам" и системы ЕСКД.


деления семейств ВАХ транзистора в схеме с ОБ с приведением всех используе-мых приборов, разъемов и их буквенных обозначений, а также таблиц со значе-ниями экспериментальных данных,

• графики семейств статических ВАХ транзистора в схеме с ОБ с обо-значенными на них границами предельно допустимых режимов работы исследо-ванного транзистора,

• расчет зависимостей Rc и Rд от входного и выходного напряжений и графики этих зависимостей,

• справочные данные исследуемого транзистора и его эскизы с указа-нием названия электродов,

• расчет h-параметров и графики их изменения, • расчет коэффициента А передачи тока эмиттера и графики его изме-

нения, • расчет мощности, выделяемой в транзисторе и графики ее изменения, • выводы по работе, • список литературы, использованной при проведении работы. 4.5.6. Вопросы для самоконтроля 4.5.6.1. Вопросы для допуска к выполнению лабораторной работы. • В чем заключается цель лабораторной работы? • Какие приборы используются при выполнении работы? • Как определяется семейства входных ВАХ транзистора ? • Как определяется семейства выходных ВАХ транзистора ? • Какие пределы измерения выставляются на приборах при определе-

нии входных и выходных ВАХ транзистора? • Как определить начальный ток коллектора ?

52

4.5.6.2. Вопросы для защиты лабораторной работы • В чем заключается принцип действия биполярного транзистора и осо-

бенности физических процессов в нем при различных режимах? • Каковы особенности работы биполярного транзистора в схеме с ОБ

по сравнению с другими схемами включения? • Какими причинами объясняется нелинейный характер ВАХ ? • Какие параметры транзистора в схеме с ОБ Вы знаете? • Что такое предельные режимы работы транзистора? • Какие области на графиках семейств ВАХ каким режимам соответст-

вуют? • Как по двум различным семействам ВАХ построить остальные семей-

ства? • Каковы области применения транзисторов в схеме с ОБ ? • В чем заключаются методики проведения экспериментальной и рас-

четной частей лабораторной работы ? • Как биполярные транзисторы маркируются и обозначаются в схемах

электрических цепей ? • Каковы схемы замещения биполярных транзисторов ? ЛИТЕРАТУРА 1. Электронные приборы: Учебник для вузов/В.Н.Дулин, Н.А.Аваев,

В.П.Демин и др. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - С.12-82, с.97-113. 2. Жеребцов И.П. Основы электроники. - Л.: Энергоатомиздат, 1989. - С.19-


С.8-48.

53

4.6. Лабораторная работа №6. Применение семейств статических вольт-

амперных характеристик для определения малосигнальных и физических пара-метров биполярных транзисторов и составления эквивалентных электрических схем замещения биполярного транзистора.

4.6.1. Цель работы Цель работы - достичь глубокого понимания статических характеристик

биполярного транзистора и умения извлекать из них информацию, необходимую для определения малосигнальных и физических параметров транзистора.

4.6.2. Задачи работы 4.6.2.1. Освоить теоретический материал по малосигнальным и физическим

параметрам биполярного транзистора и его эквивалентным электрическим схемам замещения по конспекту лекций и литературе .

4.6.2.2. Выполнить работы согласно программе. 4.6.2.3. По результатам проведенных работ оформить отчет и защитить его. 4.6.3. Программа работ 4.6.3.1. Ознакомиться с методическими указаниями по выполнению

данной работы. 4.6.3.2. Изучить теоретические вопросы, относящиеся к малосигнальным и

физическим параметрам, биполярного транзистора, а также его эквивалентным электрическим схемам замещения.

4.6.3.3. Подготовит формуляр отчета по лабораторной работе. 4.6.3.4. По семействам статических характеристик биполярного транзистора

в схеме с общим эмиттером определить h-параметры в рабочей точке, выбранной на выходных ВАХ на прямолинейном участке при напряжении близком к 10 В.

4.6.3.5. В этой же рабочей точке рассчитать y- и z-параметры транзистора. 4.6.3.6. Определить h -, y - и z - параметры этого же транзистора для схемы с

общей базой. 4.6.3.7. Рассчитать величины дифференциальных параметров Т-образной

эквивалентной схемы транзистора. 4.6.3.8. Пользуясь величинами дифференциальных параметров и справоч-

ным данными транзистора, построить Т-образную эквивалентную схему, а также эквивалентные схемы с двумя генераторами напряжения для системы z-параметров, с двумя генераторами тока для системы у-параметров и эквивалент-ную схему с генераторами тока и напряжения для системы h-параметров. На схе-мах указать численное значение параметров элементов схем замещения.

4.6.3.9. Пользуясь величинами дифференциальных параметров и справоч-ными данными исследованного биполярного транзистора, построить гибридную П-образную эквивалентную схему.

4.6.3.10. Закончить оформление отчета. 4.6.3.11. Защитить отчет.

54

4.6.4. Методические рекомендации 4.6.4.1. При изучении теоретического материала обратить внимание на спо-

собы определения малосигнальных параметров по графикам статических характе-ристик, на взаимосвязь малосигнальных параметров в различных схемах включе-ния транзистора и различных систем малосигнальных параметров.

4.6.4.2. При определении малосигнальных параметров необходимо помнить, что режим работы транзистора определяется четырьмя величинами: входными и выходными токами и напряжениями. Причем значения этих токов и напряжений должны быть одинаковыми на всех семействах характеристик. Рабочую точку в данной работе надо выбирать на прямолинейном горизонтальном участке выход-ных характеристик в области выходного напряжения около 10 В.

4.6.4.3. При определении параметров h21 и h22 обратить внимание на то, что приращение тока ΔIк коллектора для каждого из этих параметров различно, поскольку в первом случае причиной его изменения является изменение тока ба-зы, а во втором случае - изменение напряжения Uкэ на коллекторе.

4.6.4.4. Для построения схем замещения транзистора величины емкостей переходов можно взять из справочной литературы или рассчитать по приводимой в ней величине постоянной времени коллекторной цепи.

4.6.4.5. Величины индуктивностей выводов и межэлектродных емкостей можно не учитывать.

4.6.4.6. При оформлении отчета по данной работе руководствоваться требо-ваниями ГОСТ 7.32-81 "Отчет о научно-исследовательской работе" и системой ЕСКД.

4.6.5. Содержание отчета Отчет должен содержать : • цель и программу работ, • семейства статических характеристик, • описание методики определения и расчет малосигнальных парамет-

ров, • расчет дифференциальных параметров эквивалентных схем замеще-

ния транзистора, • эквивалентные схемы замещения транзистора с указанием численных

значений параметров их элементов, • выводы по работе, • список литературы, использованной при подготовке и выполнении

работы. 4.6.6. Вопросы для самоконтроля 4.6.6.1. Какие системы малосигнальных параметров Вы знаете? 4.6.6.2. Как определить h-параметры по семействам статических ВАХ? 4.6.6.3. Что такое системы Н -, Y - и Z - параметров и чем они отлича-

ются от систем h -, у - и z - парметров?

55

4.6.6.4. Как пересчитать параметры одной системы в другую? 4.6.6.5. Как пересчитать h-параметры для схемы с общей базой на h-

параметры для схемы с общим эмиттером? 4.6.6.6. как выбрать положение рабочей точки на семействах статиче-

ских ВАХ? 4.6.6.7. Какие Т-образные схемы замещения Вы знаете? 4.6.6.8. Что такое П-образная схема замещения? 4.6.6.9. Какие схемы замещения транзистора для постоянных состав-

ляющих сигнала Вам известны? 4.6.6.10. Какие схемы замещения транзистора для переменных состав-

ляющих сигнала Вам известны? 4.6.6.11. Какие схемы замещения транзистора как четырехполюсника Вы

знаете? ЛИТЕРАТУРА 1. Виноградов Ю.В. Основы электронной и полупроводниковой техники. -

М.: Энергия, 1972.-С.86-97, с.115-125. 2. Электронные приборы /В.Н.Дулин и др.- М.: Энергоатомиздат, 1989.-

С.161-185. 3. Степаненко И.П. Основы теории транзисторов и транзисторных схем. -

М.: Энергия, 1973.- С.171-185, с.200-214.

56

4.7. Лабораторная работа №7. Исследование свойств и определение основ-ных электрических параметров полевого транзистора с управляющим р-п-переходом.

4.7.1. Цель работы Цель работы - достичь глубокого понимания работы полевого транзистора с

управляющим р-п-переходом (ПТУП), приобрести навыки экспериментального определения статических вольт-амперных характеристик (ВАХ) и практического определения их параметров и соответствия определенных параметров техниче-ским условиям.

4.7.2. Задачи работы 4.7.2.1. Освоить теоретический материал по полевым транзисторам с управ-

ляющим переходом по конспекту лекций и литературе. 4.7.2.2. Выполнить экспериментальную часть работы в соответствии с про-

граммой и обработать результаты экспериментов. 4.7.2.3. По результатам проведенных работ сделать выводы, оформить отчет

и защитить его. 4.7.3. Программа работ 4.7.3.1. Ознакомиться с методическими указаниями по выполнению данной

работы. 4.7.3.2. Изучить теоретические вопросы, относящиеся к назначению, уст-

ройству, принципу работы ПТУП, его ВАХ и основных электрических парамет-ров, а также его эквивалентным электрическим схемам замещения.

4.7.3.3. Подготовит формуляр отчета по лабораторной работе. 4.7.3.4. Ознакомиться с устройством лабораторного стенда и подготовить

его к работе. 4.7.3.5. Снять семейства стоко-затворных ВАХ ПТУП. 4.7.3.6. Снять семейства стоковых ВАХ ПТУП. 4.7.3.7. Численные данные экспериментальных исследований занести в таб-

лицы. 4.7.3.8. Построить графики полученных семейств ВАХ. 4.7.3.9. Определить величины начального тока стока, напряжения отсечки и

крутизны характеристики. 4.7.3.10. Построить график изменения крутизны от тока стока. 4.7.3.11. Рассчитать по семействам ВАХ зависимости статического и дина-

мического сопротивлений ПТУП от тока стока и напряжения сток-исток. 4.7.3.12. Определить по справочнику параметры номинального режима и

для номинального режима построить схему замещения. 4.7.3.13. Для номинального режима рассчитать возможные малосигнальные

параметры исследуемого экземпляра ПТУП и построить схемы замещения ПТУП как четырехполюсника.

57

4.7.3.14. Рассчитать для номинального режима мощность электрических по-терь в транзисторе.

4.7.3.15. Построить графики семейства зависимостей мощности рассеяния на транзисторе от напряжения сток-исток.

4.7.3.16. На графиках семейства стоко-затворных ВАХ отметить границы предельно допустимых режимов работы исследованного транзистора.

4.7.3.17. Построить нагрузочную прямую на семействе стоковых ВАХ для нагрузки сопротивлением R=250 Ом при напряжении питания U=15 В. Построить зависимость выделяемой в транзисторе мощности от входного напряжения.

4.7.3.18. Изобразить эскиз исследуемого транзистора с указанием наимено-вания его электродов.

4.7.3.19. Сделать выводы по работе, оформить отчет и защитить его. 4.7.4. Методические рекомендации 4.7.4.1. При изучении теоретического материала обратить внимание на спо-

собы определения малосигнальных параметров по графикам семейств статиче-ских ВАХ. Учесть, что способ определения малосигнальных параметров не зави-сит от физической природы четырехполюсника и поэтому является одинаковым и для ПТУП и для других, например, биполярных транзисторов.

4.7.4.2. При определении малосигнальных параметров следует помнить, что они находятся для рабочей точки, определяемой входными и выходными напря-жениями и токами. Причем значения этих токов и напряжений, должны совпадать на различных семействах ВАХ.

4.7.4.3.При построении схемы замещения величины индуктивностей выво-дов электродов и межэлектродных емкостей не учитывать.

4.7.4.4. Работа выполняется на универсальном лабораторном стенде 87Л-01 «ЛУЧ». При выполнении экспериментальной части лабораторной работы реко-мендуется использовать сменный планшет №7, находя щиеся на нижней панели стенда: ситочник ГН1 – для задания напряжения на затворе ( G1 ), ГН2 – для за-дания напряжения между стоком и истоком ( G2 ). Для измерения напряжения на затворе по отношению к истоку в качестве вольтметра PV1 рекомендуется ис-пользовать прибор АВМ1 на пределе измерения « 2,5 В», в качестве измерителя тока РА1 – прибор АВМ2 на пределах измерения «50 мА», «10 мА», «5 мА» и «1 мА», а в качестве вольтметра PV2 – измеритель выхода ИВ, переключатель кото-рого устанавливают в положение «ГН2 25В».

4.7.4.5. Для получения точных результатов при малых значениях измеряе-мых параметров необходимо устанавливать переключатели приборов на возмож-но меньшие пределы измерений, не допуская при этом зашкаливания стрелок приборов.

4.7.4.6. Первой рекомендуется снимать стоко-затворную характеристику. Для этого сначала необходимо собрать схему, изображенную на сменном планше-те №7 и после проверки правильности ее лаборантом включить стенд тумблером «Сеть». Затем необходимо задать постоянное напряжение между затвором и исто-ком и, изменяя напряжение между затвором и истоком с интервалом в 0,5 В, заре-гистрировать изменения тока стока.

Следует помнить, что во всех экспериментах недопустимо превышать на-пряжение между стоком и истоком более 10В, а между затвором и истоком 5 В !!!

58

4.7.4.7.При снятии стоковой ВАХ надо задать напряжение между затвором и истоком с интервалом в 0,5 В, а изменять напряжение сток-исток через 1 В.

4.7.4.8. Во всех экспериментах следует обращать внимание на поддержание постоянства задаваемого напряжения.

4.7.4.9.При оформлении отчета руководствоваться требованиями ГОСТ 7.32-89 "Отчет о научно-исследовательской работе", СТП 2.201-87 "Записка пояс-нительная к курсовому и дипломному проектам" и системы ЕСКД.

4.7.4.10. Несмотря на ошибочность некоторых обозначений на сменном планшете, принципиальная электрическая схема, использованная при проведении экспериментальных исследований, должна быть приведена в полном объеме и в полном соответствии с ГОСТ.

4.7.5.Содержание отчета. Отчет должен содержать следующие разделы: • цель работы и программу работ, • описание схемы и методики снятия семейств ВАХ ПТУП с приведе-

нием таблиц со значениями экспериментальных данных и графиков, построенных на их основе,

• обработанные результаты исследований с определенными напряже-ниями отсечки и насыщения, начального тока стока и другими параметрами, пре-дусмотренными программой работ,

• выводы по работе, • список литературы, использованной при проведении работ. 4.7.6.Вопросы для самоконтроля 4.7.6.1. Вопросы для допуска к выполнению лабораторной работы. • В чем заключается цель лабораторной работы? • Какие приборы используются при выполнении работы? • Как определяется стоковая ВАХ ? • Как определяется стоко-затворная ВАХ? • Какие пределы измерения выставляются на приборах при определе-

нии стоковой и стоко-затворной ВАХ? • Какие пределы выставляются на приборах при снятии ВАХ? • Каковы схемы замещения ПТУП? • Как обозначаются полевые транзисторы? 4.7.6.2. Вопросы для защиты отчета по лабораторной работе • В чем заключается принцип действия ПТУП и особенности физиче-

ских процессов в нем при различных режимах? • Каковы особенности ПТУП по сравнению с другими транзисторами? • Какими причинами объясняется нелинейный характер ВАХ ? • Какие параметры ПТУП вы знаете?

59

• Каковы значения предельно допустимых параметров исследованного транзистора?

• Каковы области применения ПТУП? • В чем заключаются методики проведения экспериментальной и рас-

четной частей лабораторной работы ? • Как ПТУП маркируются и обозначаются в электрических схемах? ЛИТЕРАТУРА 1. Электронные приборы: Учебник для вузов/ В.Н. Дулин, Н.А.Аваев, В.П.



С.8-48.

60

4.8. Лабораторная работа №8. Исследование полевого транзистора с изоли-рованным затвором.

4.8.1. Цель работы Цель работы - достичь глубокого понимания работы полевого транзистора с

изолированным затвором (ПТИЗ), приобрести навыки экспериментального опре-деления статических вольт-амперных характеристик (ВАХ) и практического оп-ределения их параметров и соответствия определенных параметров техническим условиям.

4.8.2. Задачи работы 4.8.2.1. Освоить теоретический материал по полевым транзисторам с изоли-

рованным затвором по конспекту лекций и литературе. 4.8.2.2. Выполнить экспериментальную часть работы в соответствии с про-


и защитить его. 4.8.3. Программа работ 4.8.3.1. Ознакомиться с методическими указаниями по выполнению данной


ройству, принципу работы ПТИЗ, его ВАХ и основных электрических парамет-ров, а также его эквивалентным электрическим схемам замещения.

4.8.3.3. Подготовит формуляр отчета по лабораторной работе. 4.8.3.4. Ознакомиться с устройством лабораторного стенда и подготовить

его к работе. 4.8.3.5. Снять семейства стоко-затворных ВАХ ПТИЗ. 4.8.3.6. Снять семейства стоковых ВАХ ПТИЗ. 4.8.3.7. Численные данные экспериментальных исследований занести в таб-

лицы. 4.8.3.8. Построить графики полученный семейств ВАХ. 4.8.3.9. Определить величины начального тока стока, напряжения отсечки и

крутизны характеристики. 4.8.3.10. Построить график изменения крутизны от тока стока. 4.8.3.11. Рассчитать по семействам ВАХ зависимости статического и дина-

мического сопротивлений ПТИЗ от тока стока и напряжения сток-исток. 4.8.3.12. Определить по справочнику параметры номинального режима

ПТИЗ и для номинального режима построить схему замещения ПТИЗ. 4.8.3.13. Для номинального режима рассчитать возможные малосигнальные

параметры исследуемого экземпляра ПТИЗ и построить схемы замещения ПТИЗ как четырехполюсника.

4.8.3.14. Рассчитать для номинального режима мощность электрических по-терь в транзисторе.

61

4.8.3.15. Построить графики семейства зависимостей мощности рассеяния на транзисторе от напряжения сток-исток.

4.8.3.16. На графиках семейства стоко-затворных ВАХ отметить границы предельно допустимых режимов работы исследованного транзистора.

4.8.3.17. Построить нагрузочную прямую на семействе выходных ВАХ для нагрузки сопротивлением R=250 Ом при напряжении питания U=15 В. Построить зависимость выделяемой в транзисторе мощности от входного напряжения.


4.8.3.19. Сделать выводы по работе, оформить отчет и защитить его. 4.8.4. Методические рекомендации 4.8.4.1. При изучении теоретического материала обратить внимание на спо-

собы определения малосигнальных параметров по графикам семейств статиче-ских ВАХ. Учесть, что способ определения малосигнальных параметров не зави-сит от физической природы четырехполюсника и поэтому является одинаковым и для ПТИЗ и для других, например, биполярных транзисторов.

4.8.4.2. При определении малосигнальных параметров следует помнить, что они находятся для рабочей точки, определяемой входными и выходными напря-жениями и токами. Причем значения этих токов и напряжений, должны совпадать на различных семействах ВАХ.

4.8.4.3. При построении схемы замещения ПТИЗ величины индуктивностей выводов электродов и межэлектродных емкостей не учитывать.

4.8.4.4. Работа выполняется на универсальном лабораторном стенде 87Л-01 «ЛУЧ». Объектом исследования является двухзатворный МДП-транзистор КП306 с каналом п-типа. Для реализации режима работы обычного МДП-транзистора вывод второго затвора соединен с выводом стока. Для предохранения от пробоя статическим электричеством первый затвор соединен с истоком через предохра-нительный резистор.

При выполнении экспериментальной части лабораторной работы рекомен-дуется использовать сменный планшет №4, находящиеся на нижней панели стен-да: источник ГН1 – для задания напряжения на затворе (G1), ГН2 – для задания напряжения между стоком и истоком (G2). Для измерения напряжения на затворе по отношению к истоку в качестве вольтметра PV1 рекомендуется использовать прибор АВМ2 на пределе измерения « 2,5 В», в качестве измерителя тока РА – прибор АВМ1, а в качестве вольтметра PV2 – измеритель выхода ИВ, переключа-тель которого устанавливают в положение «ГН2 25В».


4.8.4.6. Первой рекомендуется снимать стоковую характеристику. Для этого сначала необходимо собрать схему, для чего установить на сменном планшете №4 МДП-транзистор и резистор R2 и подключить к соответствующим гнездам источ-ники питания и измерительные приборы. Затем необходимо поставить тумблер «АВМ1-АВ0» в положение «АВМ1», тумблер «АВМ2-МВ» – в положение

62

«АВМ2», переключатель «ИВ» – в положение «25 В», переключатель диапазонов «АВМ1» установить в положение «50 мА», а переключатель диапазонов «АВМ2» в положение «5 В». Рукоятки регулирования напряжения всех источников пита-ния установить в крайнее положение против часовой стрелки. Снять проводник, закорачивающий выводы МДП-транзистора. После проверки правильности ее ла-борантом включить стенд тумблером «Сеть». Задать постоянное напряжение ме-жду затвором и истоком равным нулю и, плавно изменяя напряжение между за-твором и истоком, регистрировать изменение тока стока.

Снять стоковые ВАХ при напряжении Uзи = -0,5 В и +0,5 В. Следует помнить, что во всех экспериментах недопустимо превышать на-

пряжение между стоком и истоком более 10В ! 4.8.4.7. При снятии стоко-затворной ВАХ надо задать напряжение сток-

исток равным 10 В и плавно изменяя источника G1 регистрировать изменение то-ка стока.

4.8.4.8. Во всех экспериментах следует обращать внимание на поддержание постоянства задаваемого напряжения.


4.8.5. Содержание отчета. Отчет должен содержать следующие разделы: • цель работы и программу работ, • описание схемы и методики снятия семейств ВАХ ПТИЗ с приведе-

нием таблиц со значениями экспериментальных данных и графиков, построенных на их основе,

• обработанные результаты исследований с определенными напряже-ниями отсечки и насыщения, начального тока стока и другими параметрами, пре-дусмотренными программой работ,

• выводы по работе, • список литературы, использованной при проведении работ. 4.8.6. Вопросы для самоконтроля 4.8.6.1. Вопросы для допуска к выполнению лабораторной работы. • В чем заключается цель лабораторной работы? • Какие приборы используются при выполнении работы? • Как определяется стоковая ВАХ ? • Как определяется стоко-затворная ВАХ? • Какие пределы измерения выставляются на приборах при определе-

нии стоковой и стоко-затворной ВАХ? • Какие пределы выставляются на приборах при снятии ВАХ? • Каковы схемы замещения ПТИЗ? • Как обозначаются полевые транзисторы?

63

4.8.6.2. Вопросы для защиты отчета по лабораторной работе • В чем заключается принцип действия ПТИЗ и особенности физиче-

ских процессов в нем при различных режимах? • Каковы особенности работы ПТИЗ по сравнению с другими транзи-

сторами? • Какими причинами объясняется нелинейный характер ВАХ ? • Какие параметры ПТИЗ вы знаете? • Каковы значения предельно допустимых параметров исследованного

транзистора? • Какие области на графиках семейств ВАХ каким режимам соответст-

вуют? • Каковы области применения ПТИЗ? • В чем заключаются методики проведения экспериментальной и рас-

четной частей лабораторной работы? ЛИТЕРАТУРА 1. Электронные приборы: Учебник для вузов/ В.Н. Дулин, Н.А.Аваев, В.П.



С.8-48.

64

4.9. Лабораторная работа №9. Исследование однопереходного транзистора. 4.9.1. Цель работы. Цель работы - достичь глубокого понимания работы однопереходного тран-

зистора (ОПТ), приобрести навыки экспериментального определения статических вольт-амперных характеристик (ВАХ) и практического определения их парамет-ров и соответствия определенных параметров техническим условиям.

4.9.2. Задачи работы. 4.9.2.1. Освоить теоретический материал по полевым транзисторам с изоли-

рованным затвором по конспекту лекций и литературе. 4.9.2.2. Выполнить экспериментальную часть работы в соответствии с про-


и защитить его. 4.9.3. Программа работ. 4.9.3.1. Ознакомиться с методическими указаниями по выполнению данной


ройству, принципу работы ОПТ, его ВАХ и основных электрических параметров. 4.9.3.3. Подготовит формуляр отчета по лабораторной работе. 4.9.3.4. Ознакомиться с устройством лабораторного стенда и подготовить

его к работе. 4.9.3.5. Снять семейства входных ВАХ ОПТ. 4.9.3.6. Численные данные экспериментов занести в таблицы. 4.9.3.7. Построить графики полученный семейств ВАХ. 4.9.3.8. Определить величины межбазового сопротивления ОПТ и его коэф-

фициент передачи. 4.9.3.9. Построить нагрузочную прямую на семействе входных ВАХ для на-

грузки сопротивлением R=10 кОм. Рассчитать по семействам ВАХ ток выключе-ния ОПТ и его зависимость от межбазового напряжения.


4.9.3.11. Сделать выводы по работе, оформить отчет и защитить его. 4.9.4. Методические рекомендации. 4.9.4.1. При изучении теоретического материала обратить внимание на спо-

соб определения тока выключения ОПТ. 4.9.4.2. Работа выполняется на универсальном лабораторном стенде 87Л-01

«ЛУЧ». Объектом исследования является однопереходный транзистор КТ117Г. При выполнении экспериментальной части лабораторной работы рекомендуется

65

использовать сменный планшет №14, находящиеся на нижней панели стенда: ис-точник ГН2 – для задания напряжения между базами ОПТ (G1), ГН3 – для зада-ния напряжения на эмиттере (G2). Для измерения напряжения на эмиттере (вход-ное напряжение) в качестве вольтметра PV1 рекомендуется использовать прибор АВМ2, в качестве измерителя тока РА1 или РА2 – прибор АВМ1, а в качестве вольтметра PV2 – измеритель выхода ИВ, переключатель которого устанавливают в положение «ГН2 25В».


4.9.4.6. Для определения входной характеристики необходимо собрать схе-му, изображенную на рис.3.2, для чего установить на сменном планшете №14 од-нопереходный транзистор КТ117Г и резистор R сопротивлением 10 кОм и под-ключить к соответствующим гнездам источники питания и измерительные прибо-ры. Затем необходимо поставить тумблер «АВМ1-АВ0» в положение «АВМ1», тумблер «АВМ2-МВ» – в положение «АВМ2», переключатель «ИВ» – в положе-ние «25 В», переключатель диапазонов «АВМ1» установить в положение «10 мА», а переключатель диапазонов «АВМ2» в положение «50 В». Рукоятки регу-лирования напряжения всех источников питания установить в крайнее положение против часовой стрелки. После проверки правильности собранной схемы лабо-рантом включить стенд тумблером «Сеть».

4.9.4.7. Для определения входных ВАХ необходимо при напряжении источ-ника G2 равном нулю плавно изменять напряжение источника G1, задавая после-довательно следующий ряд значений тока эмиттера: 0; 0,1; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1 мА. При этом необходимо поддерживать величину межбазового напряжения Еб на уровне 5 и 10 В, определив, таким образом, две входные ВАХ.

Следует помнить, что во всех экспериментах недопустимо устанавливать обратное напряжение на эмиттерном переходе более 10В !

4.9.4.8. При снятии выходных ВАХ надо ампервольтметр АВМ1 включить в цепь базы 2 в качестве РА2, а гнезда, для подключения РА1соединить перемыч-кой. Переключатель диапазонов прибора «АВМ1» установить в положение «50 мА». Затем, установить напряжение источника G1 равным нулю, а напряжение источника G2 равным 10 В, измерить ток базы 2. Рассчитать величину межбазо-вого сопротивления ОПТ.

4.9.4.9. При определении зависимости напряжения включения от величины межбазового напряжения необходимо установить в схему резистор сопротивле-нием 330 Ом. Задаваясь значениями межбазового напряжения равными 5, 10 и 15 В измерить напряжение на эмиттерном переходе ОПТ непосредственно перед скачком тока базы 2. Построить график полученной зависимости.

4.9.4.10.Во всех экспериментах следует обращать внимание на поддержание постоянства задаваемого напряжения.


66

5.Содержание отчета. Отчет должен содержать следующие разделы: • цель работы и программу работ, • описание схемы и методики снятия семейств ВАХ ОПТ с приведени-

ем таблиц со значениями экспериментальных данных и графиков, построенных на их основе,

• обработанные результаты исследований с найденными значениями напряжениями включения и тока включения и другими параметрами, предусмот-ренными программой работ,

• выводы по работе, • список литературы, использованной при проведении работ. РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА 1. Пасынков В.В. и др. Полупроводниковые приборы. - М.: Высш.шк.,1981.

-431с. 2. Овечкин Ю. А. Полупроводниковые приборы.- М.: Высшая школа, 1986.

67

4.10. Лабораторная работа N10. Определение вольт-амперных характери-стик и параметров однооперационного тринистора.


ристик полупроводниковых однооперационных тринисторов, приобрести навыки экспериментального определения их вольт-амперных характеристик (ВАХ) и практического определения соответствия их параметров техническим условиям или справочным данным.

4.10.2. Задачи работы 4.10.2.1. Изучить теоретический материал по тиристорам. 4.10.2.2. Выполнить экспериментальную часть работы в соответствии с про-



тиристорных структурах, свойствам и параметрам тиристоров по конспекту лек-ций по дисциплине "Полупроводниковые приборы " и литературе [1 - 4].


его к работе 4.10.3.5. Снять прямые ветви статической ВАХ однооперационного трини-

стора при разомкнутой цепи управляющего электрода. 4.10.3.6. Снять семейство ВАХ однооперационного тринистора при наличии

тока управления. 4.10.3.7. Снять статическую ВАХ управляющего перехода. 4.10.3.8. Построить графики полученных ВАХ. 4.10.3.9. Определить величины напряжения и тока переключения, а также

ток удержания. 4.10.3.10. Построить зависимости напряжения переключения, тока пере-

ключения, тока удержания от величины тока управления. 4.10.3.11. Определить ток спрямления. 4.10.3.12. Рассчитать по ВАХ зависимости мощности, рассеиваемой на три-

нисторе от величины анодного тока и построить график этой зависимости. 4.10.3.13. Определить по справочнику параметры номинального режима

тринистора. 4.10.3.11. Сравнить параметры исследованных тринисторов с техническими

условиями или со справочными данными. 4.10.3.12. Закончить оформление отчета приведением чертежа тринистора с

указанием наименования его электродов и выводами по работе, в частности, сде-

68

лать выводы о степени соответствия исследованных тринисторов техническим условиям.


принцип работы, ВАХ и параметры однооперационных тринисторов, а также дру-гих тиристоров. Повторить условные обозначения элементов в электрических це-пях и их буквенные обозначения по действующим ГОСТам.

4.10.4.2. Работа выполняется на универсальном лабораторном стенде 87Л-01 "ЛУЧ". При выполнении экспериментальной части лабораторной работы необхо-димо использовать сменный планшет №4. Рекомендуемые приборы: генератор тока ГТ (0-10 мА) - источник ГТ, генератор напряжения ГН3 - источник G2, нахо-дящиеся на нижней панели стенда, миллиамперметр АВМ1 - прибор РА2 на пре-деле "50 мА2 и "10 мА", вольтметр АВМ2 - для измерения напряжения на управ-ляющем электроде PV1 на пределах измерения "5 В" и "1 В", измеритель выхода ИВ - переключатель которого в положении "ГТ 1 мА", находящиеся на правой па-нели стенда, однооперационный тринистор КУ101, резистор R сопротивлением 3 кОм, соединительные провода. Конечное значение шкал приборов соответст-вует численному значению положения рукоятки переключателя диапазонов каж-дого прибора.


4.10.4.4. При снятии прямых ветвей ВАХ необходимо обратить внимание на полярности источников и приборов и собрать схему в строгом соответствии с этими полярностями.

4.10.4.5. Снятие ВАХ следует начинать при нулевом токе управления, для чего следует разорвать цепь управляющего электрода тринистора. Плавно увели-чивая напряжение источника анодного напряжения (источник ГН3), добиться скачкообразного увеличения анодного тока тринистора, что будет свидетельство-вать о переключении тринистора из закрытого состояния в открытое. Напряже-ние, при котором произошло скачкообразное увеличение тока тринистора, есть напряжение переключения.

У некоторых экземпляров тринисторов напряжение переключения выше, чем максимальное напряжение источника ГН3. В этом случае для целей данной лабораторной работы можно принять напряжение переключения тринистора рав-ным максимальному напряжению источника ГН3.

После этого напряжение ГН3 следует уменьшить до нуля; тринистор при этом вернется в закрытое состояние. Ток, при котором напряжение скачком уве-личится, а ток скачком уменьшится в анодной цепи тринистора - ток удержания - зафиксировать и записать в рабочую тетрадь.

4.10.4.6. При снятии ВАХ всего семейства при наличии тока управления не-обходимо в цепь управляющего электрода включить источник тока ГТ, установив предварительно его рукоятки "Грубо" и "Точно" по часовой стрелке до упора. За-тем необходимо установить на выходе ГН3 напряжение, равное 0,75 от напряже-

69

ния переключения, и , увеличивая выходной ток ГТ, добиться включения тири-стора. Измерить величину тока управления. Уменьшить напряжение ГН3 до нуля - тринистор выключится. Сохраняя величину тока управления неизменной и плавно увеличивая напряжение ГН3 до напряжения переключения, снять ВАХ за-крытого состояния тринистора. Занести результаты измерений в таблицу.

После включения тринистора следует измерить его анодный ток с помощью прибора АВМ1 на пределе "50 мА" и напряжение в открытом состоянии с помо-щью прибора АВМ2 на пределе "5 В".

Выполнить аналогичные измерения для других токов управления при на-пряжениях переключения, равных 0,5 и 0,25 от напряжения переключения, опре-деленного в п.4.5.

4.10.4.7. Определить ток спрямления. Для этого необходимо постепенно увеличивая ток управления, снимать его ВАХ до тех пор, пока на ней будет от-сутствовать участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением. За-фиксировать это значение тока управления и записать его в рабочую тетрадь.

4.10.4.8. Пользуясь приборами ИВ и АВМ, снять ВАХ управляющего пере-хода до тока 1 мА.

4.10.4.9. Построить нагрузочную прямую на семействе полученных ВАХ. 4.10.4.10. Построить зависимости мощности, рассеиваемой на тринисторе,

от анодного тока и сравнить потери в открытом и закрытом состоянии тринистора в рабочих точках, определяемых пересечением нагрузочной прямой и семейства ВАХ.



деления ВАХ тринисторов с приведением всех используемых приборов, разъемов и их буквенных обозначений, а также таблиц со значениями экспериментальных данных.

• графики ВАХ тринистора с определенными значениями напряжений переключения , а также токов удержания и спрямления,

• расчет зависимостей РVS от анодного тока , графики этих зависимо-стей ,

• справочные данные исследуемых тринисторов и их эскизы с указани-ем названия электродов,

• выводы по работе, • список литературы, использованной при проведении работы. 4.10.6. Вопросы для самоконтроля 4.10.6.1. Вопросы для допуска к выполнению лабораторной работы. • В чем заключается цель лабораторной работы? • Какие приборы используются при выполнении лабораторной работы?

70

• Как определяется прямая ветвь ВАХ тринистора в закрытом состоя-нии?

• Как определяется прямая ветвь ВАХ в открытом состоянии? • Как определяется ток удержания? • Как определяется напряжение переключения? • Как определяется ток спрямления? • Какие пределы измерения выставляются на приборах при определе-

нии всего семейства ВАХ тринистора? • Какой максимальный ток выставляется при определении ВАХ управ-

ляющего перехода? 4.10.6.2. Вопросы для защиты лабораторной работы • В чем заключается принцип действия тринистора и особенности фи-

зических процессов в нем? • Какова причина возникновения участка с отрицательным дифферен-

циальным сопротивлением на ВАХ тринистора? • Почему изменяются напряжения переключения при увеличении тока

управления? • Каковы области применения тринисторов? • В чем заключаются методики проведения экспериментальной и рас-

четной частей лабораторной работы? • Какими параметрами характеризуются тринисторы? • Как тринисторы маркируются и обозначаются в схемах электрических

цепей? РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА 1. Пасынков В.В. и др. Полупроводниковые приборы. - М.: Высш.шк.,1981.

-431с. 2. Степаненко И.П. Основы теории транзисторов и транзисторных схем. -



71

ЛИТЕРАТУРА

1. Пасынков В.В. и др. Полупроводниковые приборы. - М.: Высш.шк.,1981.

-431с. 2. Степаненко И.П. Основы теории транзисторов и транзисторных схем. -



4. Овечкин Ю. А. Полупроводниковые приборы. М.: Высшая школа, 1986. 5. Виноградов Ю.В. Основы электронной и полупроводниковой техники. -

М.: Энергия, 1972. 6. Электронные приборы /В.Н.Дулин и др.- М.: Энергоатомиздат, 1989. 7.Колонтаевский Ю.Ф. Лабораторный практикум по радиоэлектронике. –

М.: Высшая школа, 1989. – 206 с. 8. СТП 2.201-87 «Записка пояснительная к курсовому и дипломному проек-

там». 9.ГОСТ 7.32-2001 «Отчет о научно-исследовательской работе».

10. Позднов М.В. Правила оформления отчетов по лабораторным работам. – Тольятти, ТГУ, 2006. – 25 с.

72

ТВЕРДОТЕЛЬНАЯ ЭЛЕКТРОНИКА. Лабораторный практикум. Методическое пособие по лабораторным работам для студентов специаль-ности "Промышленная электроника" Николай Иванович Чернявский

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА...

Documents