Файл: Лабораторные работы.docx

Лабораторные работы

Вступление

Лабораторный курс, который вам предстоит выполнить, основан на математическом моделировании процессов, происходящих в полупроводниковых элементах. В качестве моделей выбраны элементы – диод и биполярный транзистор. Лабораторные построены на принципе изменения опытных параметров в файлах готовых моделей устройств. Это делается с целью построения вольт-амперных характеристик (ВАХ) элементов. То есть вы изменяете параметры модели в соответствии с методическим описанием в среде TINA-TI и запускаете ее для расчета параметров.

Версию свободно распространяемого программного обеспечения TINA-TI можно скачать на странице https://www.ti.com/tool/TINA-TI, выбрав вариант с русским языком TINA-TI_RUSSIAN. После этого система предложит зарегистрировать аккаунт и потом вышлет ссылку на скачивание продукта. После этого необходимо будет установить его на компьютер.

Лабораторная работа 1

Статическая ВАХ полупроводникового диода

Лекция 1.4. Полупроводниковые диоды

1.1. Формулировка цели и задач

Цель работы: снять инструментарием Tina-Ti ВАХ полупроводникового диода.

Задачи

1. 
   Установить из базы элементов заданный диод.
   
2. 
   Провести изменение параметров источника напряжения для последовательного снятия ВАХ.
   
3. 
   Провести последовательные измерения в схеме для определения зависимости ВАХ.
   
4. 
   Построить и представить в отчет искомую ВАХ.
   

1.2. Указания для выполнения

К задаче 1. Загрузите модель с файлом lab_1.TSC (рис. 1.1), в которой последовательно включены источник напряжения E, измеритель тока AM1, резистор R1 = 100 Ом, установленный диод VD1.



Рис. 1.1. Схема лабораторной установки для снятия ВАХ

Необходимо в соответствии со своим вариантом и табл. 1.2 (расположена в конце описания лабораторной) установить необходимый диод. Для этого двойным кликом кликнуть на диоде и в открывшемся окне (рис. 1.2) и нажать на троеточие в строке «Тип».

---

Рис. 1.2. Окно параметров диода

Откроется окно с базой диодов (рис. 1.3), после этого надо найти заданный тип диода, левой клавишей нажать на нужном названии, затем нажать кнопку OK.



Рис. 1.3. Окно выбора типа диода

К задачам 2 и 3. Последовательно необходимо изменять напряжение источника E, кликая на нем двойным кликом и изменяя поле «Напряжение» в вольтах в соответствии с табл. 1.1 (рис. 1.4).



Рис. 1.4. Настройка источника напряжения



Рис. 1.5. Окно загрузки мультиметра

При этом последовательно надо измерять напряжение и ток на самом диоде, для этого необходимо загрузить мультиметр, выбирая соответствующую строчку кликаньем в меню T&M (рис. 1.5). Далее, нажимая последовательно кнопки постоянного напряжения и тока, произвести измерение напряжения на выводе Va (схема на рис. 1.1) и тока через измеритель AM, что соответствует прямому напряжению и току через диод, а также заполнить табл. 1.1.





Рис. 1.6. Мультиметр в режимах измерения напряжения и тока
Таблица 1.1

Напряжение источника E и соответствующая ему пара ток I – напряжение U на выводах диода (ВАХ)

E, В	0	0,1	0,2	0,4	0,8	1,6	3,2	6,4
U, мВ (Va)
I, мА (AM)

---

К задаче 4. В Exel или любом другом математическом пакете по данным табл. 1.1 постройте график зависимости I(U).
Таблица 1.2

Варианты диодов для построения ВАХ

Выбор варианта по первым буквам фамилии студента	Название диода
А – В	1N200
Г – Е	1N3208
Ж – И	1N3890
К – М	1N3900
Н – П	1N4007
Р – Т	1N4720
У – Х	1N5400
Ц – Ш	1N916
Щ	1N5062
Э	1N4725
Ю	1N4531
Я	1N4446

1.3. Пример отчета

1. Схема установки и параметры диода изображены на рис. 1.7



Рис. 1.7. Схема установки и окно выбора диода

2. Построение семейства характеристик

Последовательно изменяя напряжение E в соответствии с табл. 1.3, показания, снятые мультиметром, заносим в ту же табл. 1.3.

На основании данных (табл. 1.3) построить график ВАХ – рис. 1.8.

Таблица 1.3

Напряжение источника E и соответствующая ему пара ток I – напряжение U на выводах диода (ВАХ)

E, В	0	0,1	0,2	0,4	0,8	1,6	3,2	6,4
U, мВ (Va)
I, мА (AM)

---

Рис. 1.8. ВАХ диода (прямое смещение)

Лабораторная работа 2

Семейство статических ВАХ биполярных транзисторов

в схеме с общим эмиттером (ОЭ)
Лекция 1.5. Биполярные транзисторы

2.1. Формулировка цели и задач

Цель работы: снять инструментарием Tina-Ti ВАХ полупроводникового биполярного транзистора.

Задачи

1. 
   Найти в базе элементов заданный биполярный транзистор.
   
2. 
   Провести последовательное изменение параметров источника тока во входной базовой цепи для снятия очередной выходной ВАХ транзистора.
   
3. 
   Провести последовательные изменения напряжения выходного напряжения для определения выходной ВАХ.
   
4. 
   Построить и представить для отчета семейство ВАХ, состоящих из нескольких выходных ВАХ.
   

2.2. Указания для выполнения

К задаче 1. Загрузите модель с файлом lab_2.TSC (рис. 2.1), в которой в базовой цепи транзистора T1 расположен источник тока IS1, в его выходной цепи – источник напряжения E, измеритель тока AM1 и метка измерения потенциала коллектора Vke относительно общего вывода, необходимая для измерения напряжения коллектор-эмиттер на транзисторе.



Рис. 2.1. Принципиальная схема для снятия выходных характеристик транзистора

Необходимо в соответствии с табл. 2.2 (расположена в конце описания лабораторной) установить необходимый транзистор. Для этого двойным кликом кликнуть на транзисторе и в открывшемся окне (рис. 2.2) нажать на троеточие в строке «Тип».

Рис. 2.2. Окно параметров транзистора

Откроется окно с базой транзисторов (рис. 2.3), после этого надо найти заданный тип транзистора, левой клавишей нажать на нужном названии, затем нажать кнопку OK.



Рис. 2.3. Окно выбора типа диода

К задаче 2. Найдите в параметрах транзистора (рис. 2.4) справа в колонке строчку «Максимальный ток коллектора» Ik.max. Для опытов задавайте ток базы в долях от этого тока. При этом в шапке табл. 2.1, которую надо будет заполнить, пропишите уже числовые значения токов базы I_б1, I_б2, I_б3

---

и т. д.

Рис. 2.4. Параметр транзистора «максимальный ток коллектора»
К задаче 3. После установки очередного тока базы необходимо последовательно изменять напряжение источника E в соответствии с табл. 2.1. При каждом изменении провести мультиметром измерения параметров тока AM1 – тока коллектора и напряжения Vke – напряжения на коллектор-эмиттере по аналогии с п. 1.2 (рис. 2.5).





Рис. 2.5. Измерения напряжения Vke и тока AM1
Полученные значения занести в табл. 2.1 в соответствующие ячейки.
Таблица 2.1

Токи коллектора транзистора Ik при различных I_б и Uke (семейства ВАХ)

I_k.max=

E, В (Vke)	Iб1=0 A	Iб1=Ik.max*0,001	Iб2=Ik.max*0,002	Iб3=Ik.max*0,003	Iб4=Ik.max*0,004
0
0,1
0,2
0,5
1
2
4
8

---