Промислова електроніка (стр. 2 из 8)
Прилади та устаткування|обладнання|: 1) універсальний стенд УЄ-100; 2) панель транзистора.
Теоретичні обґрунтування
Транзистором називається напівпровідниковий прилад з двома електроно-дірковими переходами та трьома виводами, який призначений для підсилювання та генерування електричних сигналів. В залежності від порядку чергування областей транзистори можуть бути двох типів: p-n-p та n-p-n.
Один зовнішній прошарок транзистора називається емітером, він створює струм транзистора. Інший зовнішній прошарок називають колектором, він збирає заряди, які надходять з емітера. Середній прошарок – база. На перший перехід подають пряму напругу, на другий – зворотну.
Параметри транзистора можна визначити по його вхідних і вихідних характеристиках. Вхідні характеристики транзистора, який включений за схемою зі спільним емітером, являють собою залежність струму бази від напруги між базою і емітером Iб=f(UБЕ) при UКЕ=const. Використовуючи вхідну характеристику транзистора, можна визначити вхідний опір Rвх для певного положення робочої точки А. Для цього при постійній напрузі UКЕ задають приріст струму бази ΔIб і визначають зміну напруги, що утворюється при цьому на базі ΔUБЕ (рис.1).
Рисунок 1 – Вхідні характеристики транзистора
Вихідні характеристики транзистора, включеного за схемою з загальним емітером, являють собою залежність колекторного струму від напруги між колектором і емітером Iк=f(UКЕ) при Iб=const. Використовуючи вихідні характеристики транзистора, можна визначити коефіцієнт підсилення для певного положення робочої точки. Для цього при постійній напрузі UКЕ задаються значеннями струму бази ΔIб і визначають зміну струму, що утворюється при цьому на колекторі ΔIк (рис.2).
Рисунок 2 – Вихідні характеристики транзистора
Порядок виконання роботи
1. Ознайомитися з технічними даними вимірювальних приладів та обладнання.
Рисунок 3 – Схема для дослідження транзистора
2. Установити панель транзистора, яку досліджують.
3. Зняти сім’ю вхідних характеристик транзистора IБ=f(UБЕ) при UКЕ=const. Для цього потенціометром R2 установити напругу на колекторі і підтримувати його незмінним, а потенціометром R1 змінювати напругу на базі-емітер та знімати струм IБ. Дані занести в таблицю 1.
Таблиця 1
| № п/п | UБЕ, В | IБ, мкА | ||
| UКЕ=0 В | UКЕ=1 В | UКЕ=2 В | ||
4. Зняти сімейство вихідних характеристик транзистора IК=f(UКБ) при IБ=const. Для цього потенціометром R1 установити струм на базі і підтримувати його незмінним, а потенціометром R2 змінювати напругу на колекторі-емітері та знімати струм колектора IК. Дані занести в таблицю 2.
Таблиця 2
| № п/п | UКЕ, В | IК, мА | ||
| IБ1=0,5 мкА | IБ1=1 мкА | IБ1=1,5 мкА | ||
Обробка результатів вимірювань і обчислень
1. По отриманим даним таблиці 1 побудувати сімейство вхідних характеристик транзистора IБ=f(UБЕ) при UКЕ=const.
2. По отриманим даним таблиці 2 побудувати сімейство вихідних характеристик транзистора IК=f(UКБ) при IБ=const.
3. По побудованим характеристикам визначити параметри транзистора:
коефіцієнт підсилювання β=ΔIК/ΔIБ;
вхідний опір Rвх=ΔUБЕ/ΔIб.
Контрольні питання
1. Який прилад називається транзистором|цеп|?
2. Яку будову має транзистор?
3. Пояснити принцип роботи транзистора.
4. Як знімають вхідні та вихідні характеристики транзистора?
5. Які схеми включення транзисторів Ви знаєте?
6. Які типи транзисторів Ви знаєте?
7. Якими параметрами характеризується транзистор?
8. Які параметри можна визначити по вхідним та вихідним характеристикам?
9. В яких основних режимах може працювати транзистор?
10. Де використовуються транзистори?
Техніка безпеки
1. Уважно прочитати та вивчити інструкцію лабораторної роботи.
2. Пам’ятати, що в лабораторії існує небезпечна для людини висока напруга.
3. Зібрати схему згідно з інструкцією до лабораторної роботи, уникнути перехрещення проводів і надати викладачу для перевірки.
4. Вивчити значення кожного вимірювального приладу, шкалу відмітку, тощо.
5. Вмикати напругу на лабораторну роботу тільки після дозволу викладача і особистій його присутності.
6. Перед тим, як зробити будь-які зміни у схемі, її необхідно вимкнути з джерела електромережі.
7. Після зроблених у схемі змін, вона повинна бути перевірена керівником лабораторних занять і тільки після дозволу керівника підключити до електромережі.
8. Треба пам’ятати, якщо у ланцюзі буде малий опір , то може виникнути великий струм. Це призведе до виходу з ладу приборів та стенду.
9. Слідкувати за межами вимірювання приборів.
10. У разі нещасного випадку негайно вимкнути напругу мережі, для чого потрібно натиснути на аварійну кнопку, розміщену на передній панелі лабораторного столу, а потерпілому надати першу допомогу і викликати швидку медичну допомогу за телефоном 03.
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 3
Тема: Дослідження напівпровідникового тиристора
Мета: дослідити роботу керованого тиристора
Прилади та устаткування: 1) універсальний стенд УЭ-100; 2) панель тиристора.
Теоретичні обґрунтування
Тиристор (від грецького thyra – двері + резистор) – це напівпровідниковий прилад, що має багатошарову структуру і ВАХ якого має ділянку з негативним опором. Його використовують як перемикач струму.
Тиристори бувають двоелектродні (або діодні) – диністори та триелектродні (або тріодні) – триністори.
Диністор має чотиришарову структуру. У нього є три р-п переходи, причому два крайні з них зміщені у прямому напрямку, а середній – у зворотному.
Із зростанням напруги на диністорі зростає і струм через диністор І.
При деякому значенні струму, що називається струмом вмикання диністора Івм, вихідний струм мав би зрости до нескінченності, якби не обмежуюча дія опору навантаження Rн. Надалі прилад утримується в увімкненому стані за рахунок внутрішнього позитивного зворотного зв'язку.
Для вимикання приладу (переведення його у непровідний стан) струм у його колі повинен стати меншим за струм утримання.
Диністори не знайшли широкого розповсюдження (використовувались для фіксування досягнення напругою певного значення). Зате тріодний тиристор (триністор), який є керованим перемикаючим приладом і частіше називається просто тиристором, став одним з основних елементів енергетичної електроніки. Тиристор – це чотиришаровий перемикаючий прилад, у якого від однієї з базових зон зроблено вивід – керуючий електрод.
Подаючи між керуючим електродом та катодом пряму напругу на р-п перехід, що працює у прямому напрямку, можна регулювати значення напруги вмикання Uвм. Цю головну властивість тиристора демонструє його ВАХ, наведена на рис. 1.
Якщо подати на керуюче коло імпульс прямої напруги тиристор вмикається і залишається увімкненим після зняття сигналу керування.
Вимкнути тиристор можна лише зниженням струму у його анодному колі нижче струму утримання Іут.
Рисунок 1 – ВАХ тиристора
Порядок виконання роботи
1. Ознайомитися з технічними даними вимірювальних приладів та обладнання.
Рисунок 2 – Схема для дослідження тиристора
2. Установити в стенд панель тиристора, принципова схема наведена на рис.2.
3. Установити резистором R1 напругу Uкер рівну нулю.
4. Резистором R2 змінюючи напругу U2, слідкувати за зміною струму I за амперметром. Дані занести в таблицю 1.
Таблиця 1
| Uкер= | Uкер= | ||
| I, А | U2, В | I, А | U2, В |
4. Установити резистором R1 напругу Uкер на керуючому електроді.
5. Резистором R2 змінюючи напругу U2, слідкувати за зміною струму I за амперметром. Дані занести в таблицю 1.
Обробка результатів вимірювань і обчислень
По отриманим даним побудувати вольт-амперну характеристику тиристора і порівняти її з теоретичною.
Зробити висновки по роботі.
Контрольні запитання
1. Що таке динистор?
2. Що таке тиристор?
3. Поясніть принцип роботи тиристора.
4. Яку структуру має тиристор?
5. Як можна керувати вмиканням тиристора?|виміру|
6. Якими параметрами характеризується тиристор?
7. Де застосовуються тиристори?
8. Як вимикається тиристор у колах постійного та змінного струму?
9. Які спеціальні типи тиристорів Ви знаєте?
10. Чи можна керувати вмиканням динистора?
Техніка безпеки
1. Уважно прочитати та вивчити інструкцію лабораторної роботи.
2. Пам’ятати, що в лабораторії існує небезпечна для людини висока напруга.
3. Зібрати схему згідно з інструкцією до лабораторної роботи, уникнути перехрещення проводів і надати викладачу для перевірки.
4. Вивчити значення кожного вимірювального приладу, шкалу відмітку, тощо.