Ф со пгу 18. 2/05 Қазақстан Республикасының білім және ылым министрлігі


с. 1


Методические

указания




Ф СО ПГУ 7.18.2/05

Қазақстан Республикасының білім және ылым министрлігі


С. Торайғыров атындағы Павлодар мемлекеттік университеті

Радиотехника және телекоммуникациялар кафедрасы



Әдістемелік нұсқаулар
«Микроэлектроника»

050704 « Есептеу техникасы және бағдарламалық қамтамасыз ету»

мамандығының студенттері үшін зертханалық жұмыстар


Павлодар




Лист утверждения

к методическим

указаниям




Ф СО ПГУ 7.18.1/05








БЕКІТЕМІН







Энергетика факультетінің деканы







_______________ А.П. Кислов







«___»___________» 2008 ж.









Құрастырушы: аға оқытушы _______________ А.С. Жумадилова





«Радиотехника және телекоммуникациялар» кафедрасы

Әдістемелік нұсқаулар

«Микроэлектроника»

050704 « Есептеу техникасы және бағдарламалық қамтамасыз ету»

мамандығының студенттері үшін зертханалық жұмыстар


Әдістемелік нұсқау кафедраның отырысында ұсынылды

«___ »____2008 ж., №__ хаттама


Кафедра меңгерушісі _______________ Тастенов А.Д.



Энергетика факультетінің әдістемелік кеңесімен құпталды

«___»_______ 2008 ж., № ___ хаттама


ӘК төрағасы___________ Кабдуалиева М.М.


Кіріспе
«Жалпы мәліметтер» бөліміне тиісті эксперимент теориясына қысқаша кіріспе енеді. Теориялық материалды тереңірек зерделеу үшін оқушы теорияны меңгергенін тексеруге және зертханалық – тәжрибелік сабаққа дайындығын бағалауға арналған компьютерлік бағдарламалармен және оқулықтармен жұмыс істеуі керек.

«Эксперименталдық бөлім» бөлімінде эксперименттің нақты міндеттері айтылған, эксперимент мәліметтерін тіркеу, көрсету үшін электр тізбектері, кестелермен кескіндемелер келтірілген. Бір қатар жағдайларда эксперимент нәтижелерін толығырақ пайымдау үшін сұрақтар қойылған.


1. Түзеткіш диодтар.

1.1 Диодтардағы реттердің ауысу тиімділігі

1.1.1 Жалпы мәліметтер.

Екі электродты жартылай өткізгішті элемент – диод н – ж. p - өткізуші қабаттар (1.1.1. сурет). Еркін заряд тасушы ретінде n - өткізуші қабатта – электрондар, ал p - өткізуші қабатта – кемтіктер басым. Осы p – n қабаттарының арасындағы ауысуда еркін заряд тасушылардың қосылуын бөгейтін ішкі ықтималды тосқауыл болады. Осылайша диод бұғатталған.

К

1.1.1 сурет

ернеу тура қосылғанда («+» p қабатында, «—» n қабатына) ықтималды тосқауыл азайып, диод ток әкеле бастайды (диод ашық). Кері кернеуде ықтималды тосқауыл ұлғаяды (диод жабық). Кері бағытта негізгі емес жеткізушілерден жылыстаған аз ток ағады.

1.1.2. Эксперименталдық бөлім



Тапсырма
Тура және кері бағыттарда шалаөткізгіш диодтың вольтамперлік сипаттамасын алу.

Экспериментті орындау тәртібі.


  • Тура үйектілігін өзгертіңіз, (1.1.2а сурет) шамасы 1.1.1, кестеде көрсетілген UПР, тұрақты ток кернеуін тартыңыз, мультиметрдің көмегімен IПР тогын өлшеп, мәндерін кестеге түсіріңіз Мұнда ток бойынша қателікпен өлшеу сұлбасын пайдаланыңыз.




в

Рис.1.1.2


1.1.1 кесте


UПР, В

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,65

0,7

0,75

IПР, мА































  • Диод үйектілігін өзгертіңіз, 1.1.2 б суретте көрсетілгендей кернеу бойынша қателікпен өлшеу үшін вольтметрді қайта қосыңыз, 1.1.2 кестеде көрсетілген кері кернеу шамасында экспериментті қайталаңыз. 15 В-тан жоғары кернеу алу үшін екі көзді сабақтастыра қосыңыз.

1.1.2 кесте


UОБР, В

0

2,5

5

10

15

20

25

30

IОБР, мкА
























Сезімталдығы жоғары мультиметрмен ғана кері токты дәл өлшеуге болады.




  • Ө
    лшенген мәліметтерді кестелерден кескіндемеге (1.1.3 сурет) көшіріп, диодтық вольтамперлік сипаттамасын салыңыз.

1.1.3 сурет




3.2. Айнымалы сиымдылықты диодтар (варикаптар)

3.2.1. Жалпы мәліметтер

Бекітілген кремшілі диодтың p-n ауысуы оқшаулағыш сияқты, сондықтан конденсатордың диэлектригіне ұқсас. Кері кернеу тарту p-n ауысуының қалыңдығына, тиісінше сиымдылығына әсер етеді.



3.2.2. Эксперименталдық бөлім



1 тапсырма
Осциллограф көмегімен варикаптың вольтамперлік сипаттамасын алыңыз.
Экспериментті орындау тәртібі.

  • 12 В, 50 Гц синисоидалық кернеуді (үш фазалы көздің желілік кернеулердің бірі) тізбекке тартып, кернеудің токқа тәуелділігін осциллографтаңыз. А1 және V1 –сұлбада – коннекторға кіруі. «XY-развертка» ауыстырып – қосқышымен X-Y режимін қосыңыз.



3.2.1 сурет


  • Осциллограмманы кескіндемеге көшіріңіз (3.2.2 сурет).



3.2.2 сурет

2 тапсырма
Параллельді резонасты контурда резонансты жиіліктің варикаптың кері кернеуіне тәуелділігін және сол кернеудің жұтаңдаған (жабушы) қабаттың сиымдылығына әсерін зерделеңіз.
Экспериментті орындау тәртібі


  • 10 Вамплитудалы синусоидалы кернеуді тізбекке (3.2.3 сурет) тартыңыз. Кернеу жиілігі 10 және 20 кГц арасында болуға тиіс. V1 сұлбада – коннектордың кірісі немесе мультиметр, V2 – тек мультиметр. 200 мГн индуктивтілігі әрқайсысы 100 мГн екі индуктивтілікті сабақтаса қосылу жолымен, 15 В – тан жоғары тұрақты кернеудің реттелетін және реттелмейтін көздерін сабақтаса қосу жолымен алынады.


Ескерту:

  1. сұлбада коннектордың арнасын пайдалануға болмайды, себебі онда есептеу жиілігі жеткіліксіз болып шығады.

  2. C = 0,22 мкФ конденсаторы тұрақты токтың орауыш арқылы ағу жолдарын болдармас үшін және үлкен сиымдылықтың резонансты контурға ықпал етпейтіндіктен пайдаланылады.



2

3.2.3 сурет




  • Варикаптың кері тұрақты кернеуін 3.2.1 кестеге сәйкес баспалдақтармен ауыстырыңыз, кері кернеудің әрбір мәні үшін fРЕЗ резонансты жиіліктің мәнін табыңыз. Бұл жағдайда резонансты жиілік – параллелді тізбектің ұштарының арасындағы кернеу максимумға жететін жиілік. Өлшем нәтижелерін 3.2.1 кестеге тіркеңіз.

3.2.1 кесте




UОБР, В

fРЕЗ, кГц

L, мГн

СОБЩ, пФ

СV, пФ

2




200







5




200







10




200







15




200







20




200







25




200







30




200










  • 3.2.1 кестесі бойынша резонансты жиіліктің UОБР кері кернеуіне тәуелділігі кескіндемесін салыңыз.



3.2.4 сурет


  • Өлшенген резонансты жиіліктер мен индуктивтілік бойынша резонансты тізбектің сиымдылығын есептеп шығарыңыз, мәндерін 3.2.1 кестеге тіркеңіз.


СОБЩ = 1 ¤ (2p fРЕЗ)2 L ,

мұнда СОБЩ - сиымдылық, Ф



L- индуктивтілік, Гн

fРЕЗ -жиілік, Гц.


  • Одан соң СК орауышының өз сиымдылығын анықтаңыз. Ол үшін тізбектен диод пен конденсаторды алып тастап, резонансты жиілікті қайта өлшеңіз. Табылған резонансты жиілік бойынша орауыштың өз сиымдылығын fРЕЗ = … кГц варикапсыз формуламен есептеп шығаруға болады.


СК = 1 ¤ (2p fРЕЗ)2 L = ……………. пФ.


  • Резонансты тізбек сиымдылығы СОБЩ пен орауыштың өз сиымдылығы СК арасындағы айырма – варикаптың бекітілген қабатының сиымдылығы:

СV = СОБЩ - СК.


  • СV бекітілген қабатының сиымдылығының мәнін 3.2.1 кестеге тіркеңіз. Одан соң кескіндемеге СV бекітілген қабат сиымдылығының UОБР кері кернеуге тәуелділігін салыңыз.(3.2.5 сурет).



3.2.5 сурет
1 сұрақ: Варикаптың табалдырықты кернеуінің шамасы қандай?

Жауап: ....................
2 сұрақ: Кері кернеу ұлғайғанда бекітілген қабаттың сиымдылығы қандай болады?

Жауап: ....................



4. Биполярлы транзисторлар.

4.1. Биполярлы транзисторлардыңқабаттары мен түзеткіш әрекеттерін сынау




4.1.1. Жалпы мәліметтер.

Транзистор (4.1.1 сурет) – шала өткізгішті триод, онда жіңішке р- өткізгіш қабаты екі n- өткізгіш қабаттардың арасында (n-p-n транзистор) немесе n- өткізгіш қабат екі р- өткізгіш қабаттардың арасында (p-n-p транзистор) орналастырылған.

Орта қабат (база) пен екі шеткі қабаттар (элиттер мен коллектор) арасындағы p-n ауысулар ауысулар түзеткіш қасиетке ие, оны кез келген түзеткіш диод жағдайында зерттеуге болады.

4.1.1 сурет

4.1.2. Эксперименталдық бөлім



Тапсырма

Тура бағытта p-n – р типті және p-n-p типті транзисторлардың элиттерлік және коллекторлық n-p ауысулардың вольтамперлік сипаттамасын алыңыз. Осы p-n ауысулары арқылы кері бағытта токтардың мейлінше аз екеніне көз жеткізіңіз.


Экспериментті орындау тәртібі


  • Сұлбаға сәйкес тізбекті түзіңіз (4.1.2а сурет).

  • Көз кернеуінің реттеуішімен IПР токтардың мәндерін кезекпен анықтау отытып, p-n ауысуында UБЭ кернеуінің тиісті мәндерін өлшеніз, оларды 4.1.1 кестесіне түсіріңіз.

  • Алдымен 4.1.2б, одан соң 4.1.2в мен 4.1.2г суреттерінен тиісінше сұлбаны өзгертіп, барлық өлшемдерді қайталаңыз.


4.1.2 сурет



  • 4.1.3 суретінде әр жағдай үшін IПР(UПР) кескіндемесін салып, барлық p-n ауысуларының вольтамперлік сипаттамаларының сәйкесетініне көз жеткізіңіз.

  • Көздің керіс кернеуін нөльге теңестіріңіз, ұйығын алмастырыңыз (қысқыш «+» - тен «—» - ке) да, 5 В – қа дейін (одан аспауға тиіс) ұлғайта отырып, p-n ауысуында токтың нөльге тең болып қалатынына көз жеткізіңіз (1 μА – дан аспайды).

  • Қорек көзінің кері ұйығында 4.1.2 суреттегі сұлбаға сәйкес қалған p-n ауысуларымен де осылай жасаңыз.

Таблица 4.1.1




IПР,

мА

Транзистор n-p-n

Транзистор p-n-p

UБЭ, В

UБК, В

UЭБ, В

UКБ, В

0













1













2













4













8













14















4.1.3 сурет
1 сұрақ: Екі типті транзисторлардың қос p-n ауысуларының ортақ қасиеттері қандай?

Жауап: ................................
2 сұрақ: Транзисторлардың екі типінде p-n ауысуларының айырмашылықтары қандай?

Жауап: ..............................


4.2. Транзисторда токты бөлу және база тогының басқару тиімділігі




4.2.1. Жалпы мәліметтер



p-n-p типті транзисторда (4.2.1 сурет) ток эмиттерден база арқылы коллекторға база үшін негізгі емес заряд тасушылар – тесіктермен барады. UЭБ кернеуінің оң бағытында эмиттерлік p-n ауысуы ашылады да, тесіктер элиттерден база саласына енеді. Олардың бір бөлігі UЭБ кернеу көзіне кетіп, басқа бөлігі коллекторға жетеді. Элиттерден коллекторға транзиттік ток туады. Ол UЭБ мен база тогының ұлғаюымен күрт өседі.

n-p-n типті транзисторда (4.2.1б сурет ) база арқылы транзитті ток ол үшін негізгі емес заряд тасушылар – электрондармен жеткізіледі. Элиттерлік p-n ауысуына ұйығы 4.2.1б суретте көрсетілген UБЭ кернеуі қосылса, онда олар элиттерден пайда болады.

4.2.1 сурет
Элиттердің, коллектор мен базаның токтары өзара Кирхгофтың бірінші заңының теңдеуімен байланысты:

IК = IЭ IБ.

Әдетте база тогы IК мен IЭ -ден едәуір кем, алайда IК -да IЭ –де оған қатты тәуелді. Коллектор тогының жетілуінің база тогының жетілуіне ара қатынасы ток бойынша күшейту коэффиценті деп аталады.


b = DIК ¤ DIБ.
Оның мәні бірнеше ондықтан бірнеше жүздікке дейін болуы мүмкін. Сондықтан базаның салыстырмалы аз тогының көмегімен коллектордың (және эмиттердің) үлкен тогынреттеуге болады.

4.2.2. Эксперименталдық бөлім



Тапсырма
Осциллографтың көмегімен n-p-n тразистор үшін база тогының IК(UЭK) вольтамперлік сипаттамасына әсерін зерттеу.для транзистора с помощью.
Экспериментті орындау тәртібі


  • Сұлбаға сәйкес тізбе түзіңіз (4.2.2.сурет).бұл тізбеде синусоидалы кернеу кеөзі ретінде үш фазалық генератордың желілік кернеуі пайдаланылады, ал диод транзисторда кері кернеуді болдырмас үшін қосылады. А1 және V0 аспаптары – виртуалды осцилогровқа IК ток пен U кернеуін алып шығатын коннектор кірістері. Миллиамперметрмен базаның тогы өлшенеді, ол мультиметр, сол сияқты виртуалды аспап сияқты болады.



4.2.2.сурет


  • А1, V0 виртуалды аспаптары мен виртуалды осциллографты іске қосыңыз. Осциллографты XY режиміне қойыңыз. Y кірісі ретінде коллектор тогын, яғни А1 -ді (умолчанию бойынша бұл 3 арна) тандаңыз. Х кірісі ретінде U, яғни V0 (по умолчанию –бойынша 1 арна) таңдаңыз.

  • Тұрақты реттегіш нольге қойыңыз да, осциллографтың 1 батырмасы мен кернеу бойынша масштабты тіркеңіс. Одан сон тұрақты кернеу реттегішін максимумға қойыңыз да, осциллографтың 3 батырмасымен ток масштабың тіркеңіз. Енді база тогын реттегенде осциллограф осі бойынша масштабтар автоматты түрде өзгермейді.

  • База тогын нольден максималды мәнге дейің және кері реттеп, осциллографта IК(U) қисығының өзгеруін қадағалаңыз. База тогының бірнеше мәнінде (нольдік пен максималдықты қоса алғанда) осциллографтан 4.2.2. суретке IК(U) қисығын қайта салыңыз. Әр қисық үшін база тогы мен осьтері бойынша масштабтарды көрсетуді ұмытпаңыз. IК(U) қисықтар үйірінде әлдебір тұрақты U кернеуін таңдаңыз.(мысал, 5 В), 4.2.3. суретте осы U кернеу мәні үшін IК(IБ) тәуелділігін салыңыз. Есептер, осы суретте b(IБ)= DIК ¤ D кескіндемесін салыңыз. Осьтер бойынша шкалалар түсіріңіз.


4.2.2.сурет



4.2.3.сурет


4.6. Кернеу реттегіш (желілік)

4.6.1. жалпы мәліметтер


Коллектор тогы база мен эмиттер арасындағы потенциалдық әртүрлілігіне тәуелді болғандықтан транзистор электронды реттегіш ретінде бола алады. Реттегіштің берілген параметрдің (уставканың) тұрақты шамасы мен реттелетін параметрдің ағымдағы шамасының арасындағы айырмашылық ретінде басқарушы сигнал жасақтайтыны белгілі. Басқарушы сигналдың атқарушы элементке әсерімен реттелетін параметрдің уставка шамасынын ауытқуы жойылады.

Уставка ретінде әдетте компаратор режимінде стабилитронның немесе операциялық күшейткіштің тұрақты кернеуі пайдаланылады.

Қазір кернеуді тұрақтандыру үшін интегралды сұлбалар кеңінен қолданылуда.

4.6.2. Экспериментды бөлім




тапсырма

кіріс кернеудің функциясы ретінде кернеу реттегіштің шығыс кернеуін зерделеу.


Экспериментті орындау тәртібі.





  • Сұлбаға (4.6.1.сурет) сәйкес кернеу тұрақтырғыштық түзіңіз де, UВХ = 30 В тұрақты ток кернеуін кіріскеберіңіз. Потенциометрдің көмегімен UВЫХ = 14 В шығыс кернеуін анықтаңыз.


Ескерту: R1 резисторы қорғаныш болып табылады да, қысқа тұйықталу немесе асқын жүк жағдайында шалаөткізгішті элементтердің бұзылуын болдырмайды.


  • 4.6.1 кестеде көрсетілгендей кіріс кернеуді баспалдақты өзгертіп, сонымен бір мезгілде шығыс кернеудің мәндерін жазып алыңыз.

4.6.1кесте


UВХ, В

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

25

30

UВЫХ, В










































4.6.1сурет




  • кескіндемеде (4.6.2сурет) UВЫХ = f(UВХ) реттегіш кірісіндегі кернеуге шығыс кернеудің қисық тәуелділігін салыңыз.




4.6.2сурет


1сұрақ: Тізбектің қай элементін (4.6.1сурет) максималды шығыс кернеуін беру үшін пайдалануға болады?

Жауап: ..............................
2 сұрақ: Кернеудің желілік реттегіш қандай компаненттердентұрады?

Жауап: ...............................


4.7. Ток реттегіш

4.7. Жалпы мәліметтер


Ток реттегіш сол сияқты берілетін параметрдің (уставканың) тұрақты шамасы мен реттелетің параметрдің ағымдағы шамасының арасындағышамасының арасындағы айырмашылық ретінде басқарушы сигналды жасақтайды. Оның атқарушы элементке ықпалымен реттелетін параметрдің уставка шамасынан ауытқуы жойылады.

Токты электронды реттегіштерде уставка ретінде стабилитронның тұрақты кернеуі пайданылады, ол шығыс токқа тәуелді құлайтын резистордағы кернеумен салыстырылады. Төменде қарастырылып отырған тізбекте салыстырма тікелей реттелетін транзистордың базасы мен эмиттердің арасында орын алған. Ток реттегіштер қолданылатын орындардың бірі –аккумулятордың зарядты қондырғыларында.



4.7.2. Эксперименталдық бөлім

Тапсырма


Кіріс кернеуі мен жүктеме кедергісіне тәуелділігіне ток реттегіштің шығыс кернеуі мен тогын зерделеу.

Экспериментті орындау тәртібі


  • Сұлбаға (сурет 4.7.1) сәйкес ток тұрақтандырғышы тізбегін түзеңіз. Бұл сұлбада ток уставкасы 1 кОм потенциометрімен реттеледі, ал 220 Ом резисторы максималды токты шектеу үшін пайдаланылады. 0,01 мкФ конденсаторы резисторлық эмитерлік қайталағыштық өздігінен қосуын басу үшін қосылады. Жүктеме кедергісінің орнына алдымен тұйықтағышты қойыңыз (R=0).


4.7.1.сурут




  • Қоректендіру көзін реттегішпен тізбектің кірісінде 30 В максималды кернеуді, ал потенциометрмен токтың «ұнаған» уставкасын (шамамен 10-нан 40 мА –ға дейін) орнатыңыз.

  • Одан соң 4.7.1. кестеде көрсетілгендей баспалдақтармен RН жүктеме кедергісін өткізіп, IН жүктемесінің ток мәнін жазыңыз.

  • Енді жүк резисторын қайтадан қысқа тұйықтаңыз да, кіріс кернеуін баспалдақтармен 30 В -тан 0 –ге дейін азайтыңыз. 4.7.2 кестесінде жүктеме тогының тиісті мәндерін қайтадан жазыңыз.

4.7.1.кесте


RН, Ом

0

47

100

220

330

470

680

1000

IН, мА
























4.7.2.кесте




UВХ, В

2

4

6

8

10

12

15

20

25

30

IН, мА


































  • 4.7.2. суретте IН = f(RН).жүктеме кедергісін, 4.7.2. суретте реттегіштіңкірісіндегі кернеуден шығыс токтың қисық тәлеуділігін салыңыз. Осьтер бойынша шкалалар белгілеуді ұмытпаңыз!


4.7.2сурет




4.7.3сурет
Сұрақ: «ток тұрақтылығы» терминін қалай түсіндіруге болады?

Жауап: ..............................


5. Униполярлық (дала) транзисторы

5.1. Униполярлық транзисторлардың қабаттары мен түзеткіш әрекеттерін сынау

5.1.1. Жалпы мәліметтер

Дала тразисторларында (5.1.1 сурет) ток бір белгінің заряд тасушыларымен (электрондармен немесе тесіктермен) қамтамассызетіліп, сыртта салынғаан электр өрісінің (бұл типті транзисторлардың атауы осыдан шыққан) ықпалмен арна бойынша ағады. Арнаның электродтарын бастау және құйма деп атайды. Транзистор тогын басқару арнадан р-н ауысымен немесе өзгеше оқшауланған бекітпе аталатын электрод арқылы жүзеге асырылады.


п – типті арна р - типті арна

С/құйма С құйма



5.1.1 сурет

5.1.2. Эксперименталдық бөлім



Тапсырма
n-типті арналы дала транзисторының бекітпесімен басты электродтардың (бастау мен құйма) арасындағы р-n ауысулардың қасиеттерін зерделеу. Мультиметрді пайдаланып, токтың қолданған кернеуден тәуелділігін анықтаңыз. Р-типті транзистормен сынақты қайталаңыз.

Экспериментті орындау тәртібі.



  • Сұлбаға (5.1.2, сурет, 1 диаграмма) сәйкес тізбектітүзіп, мультиметрдің көмегімен (миллиамперметр режимінде) p-n ауысуының жағдайын (өткізу/жабық) анықтаңыз. 2, 3 және 4 диаграммаларға сәйкес өлшеуді қайталаңыз. Нәтижелерін 5.1.1. кестеге еңгізіңіз.


5.1.2 сурет


5.1.1 кесте


Диаграмма

1

2

3

4

канал n-типа













канал p -типа
















  • Затем замените транзистор с каналом n-типа транзистором с каналом p -типа (рис. 5.1.3). Определите состояния p-n переходов путем измерения для диаграмм 1...4 и занесите результаты в табл. 5.1.1.


5.1.3 сурет


1 сұрақ: n-типті арналы дала транзисторларының p-n ауысулары қашан жабық ?

Жауап: .........................

2 сұрақ: p -типті арналы дала транзисторларының p-n ауысулары қашан жабық ?

Жауап: .........................

5.2. Дала транзисторының бекітпесін іске қосу сипаттамасы

5.2.1. Жалпы мәліметтер

Дала транзисторының бекітпесі мен арнасының арнасындағы ауысудағы түзеткіш әрекет бар. Мұның практикалық мәні болмаса да, ала транзисторларын басқарудың ерекшеліктерін түсіну үшін оның іске қосу сипаттамасын білу керек.


5.2.2. Эксперименталдық бөлім



Тапсырма
Дала транзисторының бекітпесі мен арнаның p-n ауысуын іске қосу сипаттамасын өлшеп зерделеу. Бұл тәжірибені n-типті транзистторы үшін ғана орындалуы қажет. Нәтижелері үйектігінің өзгерілуін ескертіп, p -типті транзисторлар үшін де әділ.
Эксперименттті орындау тәртібі

  • Бекітпе /бастау контуры үшін сызбаға (5.2.1 сурет) сәйкес тізбек түзіңіз. 5.2.1. кестеде көрсетілген UПР, тура кернеуінің шамасын біртіндеп анықтаңыз. Мультиметрмен IПР тогының тиісті мәндерін өлшеп, кестеге еңгізіңіз.



5.2.1 сурет
5.2.1 кесте


бекітпе ¤бастау контуры

UПР, В

0

0,5

0,4

0,6

0,7

0,75

0,8

0,85

0,9

1,0

IПР, мА

































  • Құйма/бекітпе контуры үшін қайта өлшеп, токтың өлшенген мәндерін 5.2.2. кестеге енгізіңіз.

5.2.2 кесте


құйма ¤бекітпе контуры

UПР, В

0

0,2

0,4

0,6

0,7

0,75

0,8

0,85

0,9

1,0

IПР, мА


































  • Кестемеде (5.2.2 сурет) IПР = f(UПР) p-n ауысуларын іске қосу сипаттамасын салыңыз.



5.2.2 сурет

Сұрақ: Іске қосудың алынған екі сипаттамасының арасындағы айырмашылықтардың мәні қандай?

Жауап: .........................

5.4. Дала транзисторының шығыс сипаттамалары.




5.4.1. Жалпы мәліметтер

Бекітпе/бастау кернеуінің түрлі тіркелгенмәндерінде құйма тоғының құйма/басттау кернеуіне тәуелділігі дала транзисторының шығыс сипаттмалары деп аталады..¤



Шығыс сипаттамалар статикаа жүктемелік кедергісіз алынады.

5.4.2. Эксперименталдық бөлім



1 тапсырма
Статикада бекітпе/бастау кернеуінің түрлі мәндерінде құйма тогының IС = f(UСИ) құйма/бастау кернеуіне тәуелділігін салыңыз.
Экспериментті орындау тәртібі


  • Сұлбаға (5.4.1 сурет) сәйкес тізбек түзіңіз



5.4.1.сурет


  • 5.4.1Кестеде көрсетідген UЗИ бекітпе/бастау және UСИ құйма/бастау кернеулерініңмәнін анықтай,виртуальдыаспаптармен немесе мультиметрлермен IС құйматогының тиісті мәндерін өлшеңіз. UЗИ= 0,5 В болғанда құйма/бастау кернеуін өлшеу үшін 15B қорек көзін қарама-қарсы үйікке өздеріңіз IC құйма тогының мәндерін кестеге тіркеңіз.

5.4.1 кесте


UСИ, В

0

0,5

1

1,5

2

3

4

6

8

10

12

14

15

IС, мА при UЗИ=-1,5 В








































IС, мА при UЗИ=-1 В








































IС, мА при UЗИ=-0,5 В








































IС, мА при UЗИ=+0,5 В










































  • Кескіндемеде (5.4.2 сурет) UЗU бекітпе/бастау кернеуінің түрлі тіркелген мәтіндерінде IС құйма тогының UСИ құйма/бастау кернеуіне қисық тәуелділігін салыңыз.


IС

UСИ

5.4.2 сурет.

2 тапсырма
Жүктемелік кедергінің кернеуді күшейткіш коэффицентіне әсерін зерделеу.
Экспериментті орындау тәртібі.


  • Сұлбаға ( 5.4.3 сурет) сәйкес тізбек түсіңіз.



5.4.3 сурет.


  • 5.4.2 kестеде көрсетілген RН жүктеме кедергісімен кезекпен UВХ кіріс кернеуінің түрлі мәндерін анықтап, мультиметрлермен немесе виртуальды аспаптармен UВЫХ. Шығыс кернеуінің тиісті мәндерін өлшеңіз. Барлық нәтижелерді кестеге тіркеңіз.

  • RН әр мәні үшін V кернеу бойынша күшейту коэффицентін есептеп, 5.4.2 кестеге тіркеңіз

5.4.2 сурет




RН, кОм

1

2,2

4,7

10

22

-UВХ1, В

-0,5

-0,5

-1,0

-1,2

-1,5

-UВХ2, В

-1,0

-1,0

-1,5

-1,8

-2,0

UВЫХ1, В
















UВЫХ2, В
















DUВХ, В
















DUВЫХ, В
















n =DUВЫХ ¤DUВХ



















  • Кескіндемеде(5.4.4 сурет) V кернеу бойынша күшейту коэффицентінің RН.жүктеме кедергісіне қисық тәуелділігін салыңыз.



5.4.4 сурет.
1 сұрақ: RН жүктеме кедергісі ұлғайғанда V күшейту коэффиценті қандай болмақ?

Жауап: .........................

6. Тиристорлар

6.1. Диодты тиристор (симистор)

6.1.1. Жалпы мәліметтер



Д
Рис.6.1.1
инисторлар
деп те аталатын диодты тиристорлар өз жағдайын қолданған кернеу сәйкес өзгертеді. Кейббір шектеуші кернеуде (ашушы кернеуде) динистор жоғары кедергілі жағдайдан төмен кедергілі жағдайға көшеді. Ол өзіндегі ток ұстау тогының шамасынан төмен резисторлық жағдайды сақтайды.Симистор (6.1.1сурет) аталатыны қарсы-параллельді қосылған екі динистордың функциясын атқарады.Симистордың жағдайын екібағытта ток өткізуді қамтамасыз ете отырып, қолданған кернеудің екі үйектігінде өзгереді. Симисторлар негізінен үлкен токтар мен кернеуге шығарылатын триодты тиристорларды қосу үшін қолданылыды.

6.1.2. Эксперименталдық бөлім



1 тапсырма

Симистордың статикалық сипаттамасын алыңыз.


Экспериментті орындау тәртібі

  • Сұлбаға ( 6.1.2 сурет) сәйкес тізбе түзіңіз. Виртуальды аспаптарды қолдансаңыз, 0,02 с. өлшем кезеңін анықтаңыз.

  • Кернеудің реттелетін көздің кернеуін жайлап ұлғайта отырып, симистордың ашушы кернеуін (бұл ббарынша үлкен кернеу, онда ток әліде нольге тең, көз кернеуі одан әрі ұлғайғанда ток секіріспен өседі, ал симистордағы кернеу секіріспен кішірейеді) анықтаңыз.VОТП Мәнін 6.1.1 кестеге жазыңыз.


6.1.2 сурет


  • Кернеудің реттелетін кернеуін жайлап кемітіп, симистордың ұстау тогын ( бұл – токтың барынша аз мәні, онда симистор әлі қосулы қалады, көз кернеуі одан әрі төменлдегенде ток секіріспен 0-ге дйін құлайды, ал симисторды кернеу секіріспен өседі) анықтайды IУД мәнін 6.1.1 кестеге жазыңыз.

  • 6.1.1 кестеде көрсетілген реттелетін көздің кернеуін өзгерте отырып, кезекпен мәнін анықтап симистордағы тиісті кернеулерді жазыңыз.

  • Симистордың кері үйегі үшін өлшемдері қайталай, нәтижелерін 6.1.2. кестеге жазыңыз.




+I, мА

IУД = мА

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0




+U, В

UОТП = В





















6.1.2 сурет




-I, мА

IУД = мА

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0




-U, В

UОТП = В

























  • К
    ескіндемеде (6.1.3 сурет) токтың кернеуге қисық тәуелділігін салыңыз.

6.1.3 сурет


2 Тапсырма
Осциллографты пайдаланып, симистордың динамикалық сипаттамасын алыңыз.
Экспериментті орындау тәртібі


  • Сұлбасы 6.1.4 суретте көрсетілген тізбекті түсіңіз.

  • V0, A1 виртуальды аспаптар мен «осциллограф» қосыңыз. Осциллографта XY режимін (кіріс X-канал, кіріс Y-арна)

  • Кескіндемеде (6.1.5 сурет) осциллограф мониторында алынғын сипаттаманы бейнелеп, оны статикалық сипаттамамен салыстырыңыз.



6.1.4 сурет

6.1.5 сурет
1 сұрақ:Симистодың ашушы кернеуінің шамасы қандай ? (6.1.5 сурет бойынша)?

Жауап:................
2 сұрақ: 2…3 мА ток кезінде жабық жағдайда және ашық жағдайда симистордың дифференциалды келергісінің шамасы қандай?

Жауап:...................
3 сұрақ : Симисторды жабық жағдайға оралуына қандай себептер «мәжбүрлейді»?

Жауап: ..........................

6.2. Триодты тиристор

6.2.1 Жалпы мәліметтер

әдетте тиисторлар аталатын триодты тристорлардың төрт p-n-p-n қабаты бар, олардың біреуі сыртқы басқарушы электротпен (УЭ) қосылған. Бұл катод (К) / анод (А) тізбегін ашық жағдайға соқтыруға мүмкіндік береді.



6.2.1 сурет
Тиристордың сондай-ақ катодты-анодты кернеумен ашық жағдайға көшірілуі мүмкін. Алайда тиристорды бұзбау үшін мүмкіндігінше бұл тәсілді қолданбаған жөн.

Басқару электродында кернеу ажыратылса да, ашық болса, тиристор өткізгіштігін жағдайын сақтайды. Анодтық ток минималды шамадан (ұстау тогы IУД ) төмендегенде катод /анод тізбегі жабық жағдайға оралады.



6.2.2. Экспериментальды бөлімі



Тапсырма
Тиристордың басқарушы электрод/катод тізбегі кернеуінің басқару тогы мен анодтық тогына әсерін зерттеу. Тиристорды жабу үрдісін қосымша зерделеңіз.ора.
Экспериментті орындау тәртібі


  • 6.2.2 суретте көрсетілгендей тізбек түзіп, оған UУК = 0 В басқарушы электрод/катод кернеуінде 15B максималды кернеу беріңіз UУК кернеуін ұлғайта отырып, IУ басқару тогының тиісті мәндерін мультиметрмен өлшеңіз. Өлшем мәліметтерін 6.2.1 кестеге тіркеңіз. Қандай UУК кернеуде тиристордың ашылуын (лампаныңжануы) байқап, жазыңыз.


6.2.2 сурет


  • UУК кернеуін нольге дейін төмендетіп IУ мәндерін 6.2.1 кестеге қайтадан жазыңыз.

  • 6.2.3 суретте кернеу артқанда және төмендеген кезінде IУ (UУК ) кескіндемелер аслыңыз. Кескіндемеде UOTП пен IOTП тогын белгілеңіз.

6.2.1 сурет


UУК, В

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

I*У1, мА































I*У2, мА































  • UЗИ.

UУК, I*У2 – артқанда, IY2 –төмендегенде


6.2.3 сурет


  • Басқару кернеуінің төмендеуінің тиристордың ажыратылуына соқтырмайтынына, оны жабу үшін не қысқа мерзімге (Ы ажыратқышты ажырату ) тізбекті үзудің, не тиристорды тұйықтаудың ( сұлбада үзік сызықтармен көрсетілген), не токты ұстауы тогынан төмен мәнге дейін төмендетудің қажет екеніне көз жеткізіңіз.

  • IУД.ұстау тогын анықтаңыз. Ол үшін милиамперді жүктеме тізбегіне ауыстырып, қосып, басқарудың нөльдік тогында корек кернеуін жайлап жүктеме тогы секіріспен нольге дейін құлағанша төмендеңіз. Осы секіріс алдындағы соңғы ток мәні-ұстау тогы болып табылады:


IУД = ……. мА.


  • Осциллографтың (виртуальды немесе электронды) көмегімен тиристордың IА(UАК) вольтамперлік сипаттамасын алу үшін тізбек ( 6.2.4 сурет) түзіңіз. Синусоидалды кернеудің максималды амплитудасы мен 15В тұрақты кернеудің максималдымәнін анықтаңыз.



6.2.4 сурет


  • Виртуальды осциллографты қосыңыз, экранда тиристордағы ток пен кернеудің бір-екі кезеңіеің бейнесін аласыз.

  • Басқару кернеуін төмендеткенде және ұлғайтқанда тиристордың ажырайтынына ( ток нольге теңеледі, ал тиристорда кернеу синусоидалды) және қосылатынына ( токтың оң жартытолқыны пайда болады, ал кернеуде тек жартытолқын ) Қажет болса, 10 кОм резисторын 4,7 кОм –мен алмастырыңыз. Басқару тогы минималды ашушы токқа тақағанда анодтық кернеу өскенде тиристордың қосылатынын байқауға болады.

  • Осциллографтың XY режимін қосыңыз ( V0 арна Х кіріс бойынша және A1 арна Y кіріс бойынша),экранда IА(UАК). Вольтамперлік сипаттама бейнесінеаласыз. Басқару тогы артқанда және төмендегендеоның өзгергенін қадағалаңыз, IУ>IОТП и IУ<IОТП. Кезінде кескіндемеге ( 6.2.5 сурет) суретін салаңыз. Масштабтарды көрсетудің ұмытпаңыз.



Масштабы:

mU = ... В/дел

mI = ... В/дел

6.2.5 сурет
1 сұрақ: Электрод/катод басқаратын тізбек кернеуі ажырағанда ашық тиристор жабыла ма?

Жауап: ..............................
2 сұрақ : UУК > UОТПкезінде тізбекке(6.2.2 сурет ) тұрақты кернеудің орнына синусоидалды кернеу қосылса, тиристордың жағдайы қандай болады UЭК < UОТП болса ше?

Жауаптар: ...............................
3 сұрақтар: UУК > UОТП кезінде тізбекке ( 6.2.2 сурет) тұйықтағышпен қысқа мерзімге тұйықталса, ашық тиристор қандай жағдайға ұшырайды? UУК < UОТП болса ше?
UУК = 0...0,5 В?

Жауап: ..............................
4 сұрақ: UУК > UОТП болса, тізбекте (6.2.2 сурет) тұйықтағышпен қысқа мерзімге тұйықталса, ашық тиристор қандай жағдайға ұшырайды? UУК < UОТП болса ше?

Жауап: .............................
5 сұрақ: Кернеудің қарсы үйігіне өзгеріп жұмыс істегенде тиристор қандай қасиеттерін танытады?

Жауап: .............................




Әдебиет

1. Герасимов В.Г., Кузнецов Э.В., Николаева О.В. и др. Электротехника и электроника: В 3 кн. Учебник для студентов неэлектротехнических специальностей вузов. Кн 1. Электрические и магнитные цепи. – М.: Энергоатомиздат, 1996.


2. Борисов Ю.М., Липатов Д.Н. Электротехника / Учебное пособие для неэлектротехнических специальностей вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1985.
3. Волынский Б.А., Зейн Е.Н., Матерников В.Е. Электротехника. Учебное пособие для вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1985.
4. Касаткин А.С., Немцов М.В. Электротехника: [Учебное пособие для неэлектротехнических специальностей вузов]: В 2 кн. – М.: Энергоатомиздат, 1995.


с. 1

скачать файл