Анализ полученных результатов

ИССЛЕДОВАНИЕ ИНЕРЦИОННЫХ СВОЙСТВ

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ

 

отчет по лабораторной работе

по дисциплине «Электроника»

 

 

	Ф.И.О.	Дата	Подпись
Руководитель	Болтаев А.В.	_____________	______________________
Студент	Виноградов Д.Г.		______________________
	Мамыкин К.В.		______________________
	Юрцун А.И.		______________________

 

Группа Р-23082

 

 

Екатеринбург

2004 г.

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

Ознакомиться с особенностями проявления инерционных свойств различных полупроводниковых диодов в переключательном режиме, биполярных транзисторов – низко- и высокочастотных в схемах включения с общим эмиттером и общим коллектором, в ненасыщенном, насыщенном и переключательном режимах.

 

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ:

Полученные данные:

1. U_вх = U_{вх макс}= 1,5 В

τ_и = 0,8 мкс

τ_выб = 0,1 мкс

U_выб = 0,1 В

t_уст = 0,2 мкс

t_сп = 0,2 мкс

 

 

Рис.1. Осциллограмма входного

импульса напряжения

 

U_вх = 0,5 В

τ_и = 0,8 мкс

τ_выб = 0,1 мкс

U_выб = 0,05 В

t_уст = 0,2 мкс

t_сп = 0,2 мкс

Рис.2. Осциллограмма входного

импульса напряжения

2.1. Исследование диодов:

Рис.3. Схема для исследования диода

2.1.1 Диод Д503Б

U_вх = U_{вх макс}= 1,5 В

τ_и = 0,8 мкс

τ_выб = 0,1 мкс

t_уст = 0,3 мкс

t_сп = 0,3 мкс

Рис.4. Осциллограмма импульса напряжения диода

I_Д: U_вх = U_{вх макс} = 1,5 В

τ_и = 0,8 мкс

τ_выб = 0,1 мкс

t_уст = 0,3 мкс

t_сп = 0,2 мкс

Рис.5. Осциллограмма импульса

тока диода

 

I_Д: U_вх = = 0,75 В

τ_и = 0,8 мкс

τ_выб = 0,1 мкс

t_уст = 0,3 мкс

t_сп = 0,2 мкс

Рис.6. Осциллограмма импульса

тока диода

Диод Д7Г

U_вх = U_{вх макс} = 1,5 В

τ_и = 1,0 мкс

τ_выб = 0,1 мкс

U_выб = 0,1 В

t_уст = 0,3 мкс

t_сп = 0,3 мкс

Рис.7. Осциллограмма импульса напряжения диода

I_Д: U_вх = U_{вх макс} = 1,25 В

τ_и = 1,2 мкс

t_уст = 0,8 мкс

t_сп = 3 мкс

t_восст = 4 мкс

I_{макс обр} = 0,5

Рис.8. Осциллограмма импульса тока

 

 

U_вх = = 0,6 В

τ_и = 0,8 мкс

t_уст = 0,1 мкс

t_сп = 2 мкс

t_восст = 1,2 мкс

J_{макс обр} = 0,3

Рис.9. Осциллограмма импульса тока

U_вх = = 0,3 В

τ_и = 1,0 мкс

t_сп = 0,6 мкс

J_{макс обр} = 0,2

 

Рис.10. Осциллограмма импульса тока

 

 

I_д = 0 при U_{вх мин} = 0,2 В

 

Рис.11. График зависимости I_д (U_ВХ)

 

 

Рис.12. График зависимости t_У(U_ВХ)

 

 

tвосст, мкс

Рис.13. График зависимости t_восст(U_вх)

 

 

 

Рис.14. График зависимости U_п(U_вх)

 

2.2. Исследование транзисторов:

Рис.15. Схема для исследования транзистора.

Транзистор МП26Б

Импульс тока I_к появляется при U_вх = 0,1 В.

 

1) Ненасыщенный режим

I_к = = 2,3

t_уст = 1,4 мкс

t_сп = 2 мкс

U_вх = 0,3 В

f_S = 0,35 МГц

Рис.16. Осциллограмма импульса

тока коллектора

 

2) Ненасыщенный режим при максимальной амплитуде I_к

I_к = I_{к макс} = 4,6

t_уст =1,4 мкс

t_сп = 3,6 мкс

U_вх = 0,4 В

f_S = 0,44 МГц

 

Рис.17. Осциллограмма импульса

тока коллектора

 

 

 

Рис.18. Осциллограмма импульса Рис.19. Осциллограмма импульса

напряжения транзистора тока эмиттера

 

3)Насыщенный режим для половины длительности импульса.

J_к = J_{к макс} = 4,6

t_уст =1,2 мкс

t_сп = 3,6 мкс

U_вх = 0,5 В

f_S = 0,44 МГц

 

Рис.20. Осциллограмма импульса

тока коллектора

 

4) Переключательный

J_к = J_{к макс} = 4,6

t_уст =0,2 мкс

t_сп = 1,2 мкс

U_вх = U_{вх макс} = 2,3 В

t_расс = 3 мкс

f_S = 1,7 МГц

 

Рис.21. Осциллограмма импульса

тока коллектора

 

 

Рис.22. Осциллограмма импульса Рис.23. Осциллограмма импульса

тока эмиттера напряжения

5) Переключательный для t_расс =

J_к = J_{к макс} = 4,6

t_уст =0,4 мкс

t_сп = 3,6 мкс

U_вх = 0,6 В

t_расс = 1,5 мкс

f_S = 0,95 МГц

 

Рис.24. Осциллограмма импульса

тока коллектора

 

Рис.25. График зависимости J_к(U_вх)

 

Рис.26. График зависимости t_у(U_вх)

 

Рис.27. График зависимости t_сп(U_вх)

 

Рис.28. График зависимости t_расс(U_вх)

 

2.2.2. Транзистор КТ203

J_К появляется при U_ВХ = 0,5 В

1) Ненасыщенный режим

J_к = J_{к макс} = 4,6

t_уст = 2 мкс

t_сп = 2 мкс

U_вх = 0,8 В

 

Рис.29. Осциллограмма импульса

тока коллектора

2) Переключательный режим при U_вх = U_{вх макс} = 2 В

J_к = 4,6

t_уст → 0

t_сп = 0,2 мкс

t_расс → 0

 

 

Рис.30. Осциллограмма импульса

тока коллектора

АНАЛИЗ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ

В данной лабораторной работе были исследованы инерционные свойства полупроводниковых приборов на примере высокочастотных и низкочастотных диодов и транзисторов, по наблюдаемым осциллограммам напряжений и токов исследуемых полупроводниковых приборов были определены следующие параметры: длительность импульса - τ_и, длительность выброса - τ_выб, время установления - t_уст, время восстановления - t_восст и амплитуду выброса обратного тока при исследовании диодов и ток коллектора J_К время восстановления t_УСТ , время спада t_СП, время рассасывания t_РАСС и амплитуду входного напряжения U_ВХ. Были построены осциллограммы токов и напряжений исследованных приборов.

Анализируя полученные результаты можно отметить, что импульс напряжения подаваемый с генератора имеет некоторые искажения, а именно наблюдается некоторое нарастание напряжения при его подаче и задержка его спада до 0 при его отключении. При подаче импульса напряжения наблюдается также небольшой выброс в начале. Все эти искажения обусловлены инертностью носителей заряда и обуславливают некоторое искажение импульсов наблюдаемых на исследуемых диодах и транзисторах. Однако искажения осциллограмм токов и напряжений исследуемых приборов обусловленные искажениями входного импульса напряжения не значительны по сравнению с искажениями обусловленными процессами происходящими в диодах и транзисторах при наблюдении осциллограмм диодов можно отметить задержку восстановления обратного тока диода, что говорит о том, что при переключении напряжения прямого на обратное диод запирается не сразу. В первый момент переключения наблюдается резкое увеличение обратного тока через диод по сравнению со статическим значением и лишь постепенно с течением времени он уменьшается до этого значения. Основной причиной инерционности полупроводниковых диодов при работе их в режиме переключения является эффект накопления не равновесных носителей заряда в базе. Прямой ток диода определяется амплитудой подаваемого импульса напряжения, сопротивлением нагрузки и прямой проводимости диода. Сравнивая осциллограммы полученные для высокочастотного и низкочастотного диодов можно отметить большее искажение осциллограмм напряжения и тока для диода Д7Г (а именно увеличивается J_{обр мах} , увеличивается время восстановления стационарного обратного тока и другие незначительные искажения). Это говорит о том, что данный диод (Д7Г) является более инерционным по сравнению с диодом КД503, то есть предназначен для использования на более низких частотах о сравнению с диодом КД503.

При исследовании транзисторов наблюдается искажение сигналов, таких как присутствие времени нарастания и спада максимального значения тока коллектора, а также увеличение времени при котором наблюдается J_{К мах} (то есть наличие промежутка времени рассасывания заряда в базе). Можно отметить, что транзистор МП26Б является низкочастотным, а транзистор КТ203 является более высокочастотным. Этим объясняется то, что для транзистора МП26Б наблюдаются большее искажение получаемых осциллограмм(определяемое такими величинами как t_уст, t_сп , t_расс), то есть он является более инерционным о сравнению с КТ203. Исследование инерционных свойств транзистора МП26Б хорошо отражено наличием осциллограмм импульсов для ненасыщенного, насыщенного и переключательного режимов. Можно также отметить, что с увеличением амплитуды входного сигнала искажения осциллограмм уменьшаются, что говорит о более быстром движении зарядов под действием более сильного электрического поля. Также можно отметить, что при включении транзистора в схеме с общим эмиттером наблюдается меньшее искажение осциллограммы тока, что объясняется меньшей зависимостью эмиттерного тока от уровня инжекции зарядов. Относительно построенных графиков зависимостей времени установления, восстановления и спада, наблюдаемых токов, можно сказать, что они волне соответствуют ожидаемым.