SGK Vật Lí 11 - Bài 18. Thực hành: Khảo sát đặc tính chỉnh lưu của điôt bán dẫn và đặc tính khuếch đại của tranzito

Thực hành; KHẢO SÁT ĐẶC TÍNH CHỈNH Lưù CỦA ĐIÔT BÁN DẪN VÀ ĐẶC TÍNH KHUẾCH ĐAI CỦA TRANZITO
Các loại linh kiện bán dẫn có đặc tính rất khác nhau, tuỳ thuộc số lượng và cấu tạo cúa các lóp chuyến tiếp p-n được hình thành trong mỗi loại linh kiện. Thực vậy, điôt có đặc tính chính luu dòng điện chí do tác dụng cúa một lóp chuyến tiếp p-n, tranzito có đặc tính khuếch đại dòng điện (hoặc điện áp) do tác dụng cúa hai lóp chuyển tiếp p-n được hình thành bới một miền p rất móng kẹp giữa hai miền n, hoặc bới một miền n rất móng kẹp giữa hai miền p. Những đặc tính này sê được lần lượt khảo sát trong thí nghiệm dưới đây.
A - KHẢO SÁT ĐẶC TÍNH CHỈNH Lưu CỦA ĐIÔT BÁN DẪN
MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM
Khảo sát đặc tính chỉnh lưu của điôt.
Vẽ đặc tuyến vôn - ampe của điôt.
DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM
Bộ thiết bị thí nghiệm “Khảo sát đặc tính chỉnh lưu của điôt bán dẫn” được bố trí như Hình 18.1.
Hình 18.1
1 - Điôt chỉnh lưu (loại D 4007).
2. Nguồn điện u (AC - DC : 0-3^6-9-12V/3A).
3 Điện trở bảo vệ Rữ - 820 Q.
4. Biến trở núm xoay R (loại 10 íì X 10 ).
5 Đồng hồ đo điện đa năng hiện số (DT-83OB) dùng làm chức năng miliampe kế một chiều A.
Đồng hồ đo điện đa nãng hiện số (DT-830B) dùng làm chức năng vôn kế một chiều V.
Bảng lắp ráp mạch điện.
Bộ dây dẫn nối mạch điện có hai đầu phích cắm.
Khoá đóng - ngắt mạch điện K.
Ill-Cơ SỞ Lí THUYẾT
Điôt chỉnh lưu là linh kiện bán dẫn được cấu tạo bởi một lớp chuyển tiếp p-n hình thành tại chỗ tiếp xúc giữa hai miền mang tính dẫn p và tính dẫn n trên một tinh thể bán dẫn.
Điện cực nối với miền p gọi là anôt A, điện cực nối với miền n gọi là catôt K. Điôt chỉnh lưu được kí hiệu như Hình 18.2a.
Do tác dụng của lớp chuyển tiếp p-n nên điôt bán dẫn có đặc tính chỉnh lưu dòng điện, tức là nó chỉ cho dòng điện chạy qua theo chiều thuận từ miền p sang miền n (xem mục IV, bài 17). HI
Trong thí nghiệm này, ta sử dụng các đồng hồ đo điện đa năng hiện số DT-830B để khảo sát đặc tính chỉnh lưu dòng điện của điôt bán dẫn.
- GIỚI THIỆU DỤNG CỤ ĐO
Đồng hồ đo điện đa năng hiện số kiểu DT-830B là dụng cụ đo điện hiện đại, có nhiều thang đo với các chức năng khác nhau (xem mục IV, bài 12).
- TIÊN HÀNH THÍ NGHIỆM
Khảo sát dòng điện thuận chạy qua điôt
Mắc điôt AK và điện trở bảo vệ Rữ theo sơ đồ mạch điện Hình 18.3, trong đó chú ý đặt đúng :
Khoá K ở vị trí ngắt điện (OFF) ;
Nguồn điện u ở vị trí 6 V một chiều ;
b) Ảnh chụp điôt
Hình 18.2
H Chiều thuận của điôt bán dẫn vẽ trên Hình 18.2 hướng theo chiều từ anôt A sang catôt K hay theo chiều ngược lại ?
BS Hãy cho biết chức năng và thang đo của đồng hồ đo điện đa năng hiện số DT-830B khi núm xoay của nó được đặt ỏ các vị trí sau : DCV 20, DCV 2000m, DCA 200m, DCA 200p.
Ro
Hình 18.3
Biến trở R nối với hai cực của nguồn điện V theo kiểu phàn áp;
E3 Hãy nói rõ chức năng hoạt động của biến trở R, miliampe kế A, vôn kế V và điện trở bảo vệ Rữ mắc trong mạch điện Hình 18.3.
Rữ
Hình 18.4
Điôt AK phân cực thuận : anôt A nối với cực dương, catôt K nối với cực âm của nguồn điện u ;
Vôn kế V ở vị trí DCV 20, mắc song song với điôt AK ;
Miliampe kế A ở vị trí DCA 20m, mắc nối tiếp với đoạn mạch chứa điôt AK và vôn kế.
Cắm phích lấy điện của nguồn điện u vào ổ điện ~ 220 V. Gạt công tắc của nguồn điện u về bên phải : đèn tín hiệu LED phát sáng, báo hiệu nguồn điện đã hoạt động.
Gạt núm bật - tắt của miliampe kế A và vôn kế V sang vị trí “ON” để các chữ số hiển thị trên màn hình.
Đóng khoá K và vặn núm xoay của biến trở R đến vị trí sao cho hiệu điện thế giữa hai cực của đi ót AK hiển thị frên vôn kế V có giá trị Ụ = 0. Sau đó, thay đổi vị trí núm xoay của biến trở R đê’ tăng dần hiệu điện thê' u (tới giá trị khoảng 0,70 V).
Ghi các giá trị cường độ dòng điện /th hiển thị trên miliampe kế A tương ứng với các giá trị hiệu điện thế u vào Bảng thực hành 18.1.
Khảo sát dòng điện ngược chạy qua điôt
Gạt công tắc của nguồn điện u về bên trái đê ngắt điện. Mắc điôt AK, miliampe kế A và vôn kế V theo Hình 18.4, trong đó chú ý đặt đúng :
Khoá K ở vi trí ngắt điện (OFF);
Ọ-
Nguồn điện í/ ở vị trí 6 V một chiều ;
Biến trở R nối với hai cực của nguồn điện ư theo kiểu phân áp ;
Điôt AK phân cực ngược : anôt A nối với cực âm, catôt K nối với cực dương của nguồn điện u ;
Miliampe kê'Â ở vị trí DCA 200p, mắc nối tiếp với điôt AK;
Vôn kê' V ở vị trí DCV 20, mắc song song với đoạn mạch chứa điôt AK và miliampe kếÂ.
Gạt công tắc của nguồn điện u về bên phải để đóng điện. Đóng khoá K và vặn núm xoay của biến trở R đến vị trí sao cho hiệu điện thế giữa hai cực của điôt AK hiên thị trên vôn kê' V có giá trị u = 0.
Thay đổi vị trí núm xoay của biến trở R để tăng dần hiệu điện thê' u.
Ghi các giá trị cường độ dòng điện ngược /no hiển thị trên miliampe kế A tương ứng với các giá trị hiệu diện thế u vào Bảng thực hành 18.1.
PT •So sánh cách mắc miliampe kế A và vôn kế V trong hai sơ đồ :
Điôt phân cực thuận (Hình 18.3);
Điôt phân cực ngược (Hình 18.4). Giải thích tại sao.
Gạt công tắc của nguồn điện u về bên trái để ngắt điện. CT!
B - KHẢO SÁT ĐẶC TÍNH KHUẾCH ĐẠI CỦA TRANZITO
I-MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM
Khảo sát đặc tính khuếch đại của tranzito bằng một mạch điện đơn giản.
Xác định hệ số khuếch đại dòng của mạch tranzito.
II - DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM
Bộ thiết bị thí nghiệm “Khảo sát đặc tính khuếch đại của tranzito” được bố trí như Hình 18.5.
Tranzito lưỡng cực n-p-n (loại c 828).
Nguồn điện u (AC-DC : 0-3-6-9-12V/3A).
Biến trở núm xoay R (loại 10 Q X 10).
Điện trở : /?B = 300 kíl.
Điện trở Rc = 820 Q.
Đồng hồ đo điện đa năng hiện số (DT-830B) dùng làm chức năng micrôampe kế một chiều Âj.
Đồng hồ đo điện đa năng hiện số (DT-830B) dùng làm chức năng miliampe kế một chiều
Bảng lắp ráp mạch điện.
Bộ dây dẫn nối mạch điện có hai đầu phích cắm.
Khoá đóng - ngắt mạch điện K.
Hình 18.5
c) Ảnh chụp tranzito Hình 18.6
lạ
A
Hình 18.7
- Cơ SỞ Lí THUYẾT
Tranzito (lưỡng cực) n-p-n là dụng cụ bán dẫn, được cấu tạo từ một tinh thể bán dẫn có một miền mang tính dẫn p rất mỏng kẹp giữa hai miền mang tính dẫn n (Hình 18.6a).
Điện cực nối với miền n có mật độ electron rất lớn gọi là cực êmitơ E, điện cực nối với miền « còn lại gọi là cực colectơ c, điện cực nối với miền p ở giữa gọi là cực bazơ B. Tranzito n-p-n được kí hiệu như Hình 18.6b.
Để tranzito hoạt động, ta phải đặt nguồn điện có hiệu điện thế í/j vào giữa hai cực B-E và phải đặt nguồn điện có hiệu điện thế U2 (với ÍẠ > c/j) vào giữa hai cực C-E, sao cho lớp chuyển tiếp B-E phân cực thuận và lớp chuyển tiếp C-B phân cực ngược (Hình 18.7). Tranzito có tác dụng khuếch đại cường độ dòng điện hoặc hiệu điện thế - gọi chung là khuếch đại tín hiệu điện (xem mục V, bài 17).
Trong thí nghiệm này, ta sử dụng các đồng hồ đo điện đa năng hiện số DT-830B để khảo sát đặc tính khuếch đại dòng điện của tranzito n-p-n bằng một mạch điện đơn giận (Hình 18.8).
- TIÊN HÀNH THÍ NGHIỆM
Mắc tranzito n-p-n và các đồng hồ đo điện đa năng hiện số DT-830B theo Hình 18.8, trong đó chú ý đặt đúng :
Khoá K ở vị trí ngắt điện (OFF) ;
Nguồn điện u ở vị trí 6 V một chiều ;
Biến trở R nối với hai cực dương và âm của nguồn điện một chiều u theo kiểu phân áp ;
Micrôampe kếÂj ở vị trí DCA 200(1, mắc nối tiếp với điện trở Rq = 300 kfì và cực bazơ B của tranzito ;
Miliampe kếÂ2 ở vị trí DCA 20m, mắc nối tiếp với điện trở Rc X 820 Q và cực colectơ c của tranzito.
Trong thí nghiệm này, tại sao phải dùng micrôampe kế đặt ở vị trí DCA 2OO|I để đo cường độ dòng bazơ /B và
dùng miliampe kế đặt ở vị trí DCA 2Óm để đo dòng colectơ /c ?
BE
Gạt công tắc của nguồn điện u về bên phải. Đóng khoá K và vặn núm xoay của biến trở R đến vị trí sao cho micrôampe kếÂ, chỉ cường độ dòng điện /g lớn nhất. Ghi giá trị tương ứng của cường độ dòng điện /g trên micrôampe kế A I và cường độ dòng điện /c trên miliampe kếÂọ vào Bảng thực hành 18.2.
Thực hiện năm lần động tác trên, mỗi lần lại thay đổi vị trí núm xoay của biến trở R từ 100 Q đến 50 £2 (mỗi lần giảm 10 Q) để giảm dần cường độ dòng điện /g. Ghi giầ trị tương ứng của cường độ dòng điện /g và cường độ dòng điện Ic vàọ Bảng thực hành 18.2.
Tắt điện của các đồng hồ hiện số Âp và nguồn điện một chiều u khi thực hiện xong các phép đo.
BÁO CÁO THỰC HÀNH
Họ và tên	Lớp	Tổ	
Tên bài thực hành :
Khảo sát đặc tính chỉnh lưu của điôt bán dẩn
Điôt phân cục thuận
Điôt phân cực nguợc
U(V)
/th(mA)
Ư(V)
Aig (^A)
0,00
0,00
•
Vẽ đồ thị / =/((/) biểu diễn cường độ dòng điện Ị chạy qua điôt bán dẫn phụ thuộc hiệu điện thế u giữa hai cực của nó.
Nhận xét và kết luận :
- Cường độ dòng điện chạy qua điôt phân cực thuận éó giá trị 	
trong khoảng hiệu điện thế u từ 0 đến	 và nó chỉ bắt đầu	
mạnh khi hiệu điện thế u tiếp tục tăng đến giá trị lớn hơn	
Cường độ dòng điện chạy qua điồt phân cực ngược có giá trị bằng	
với mọi giá trị của hiệu điện thế u từ 0 đến khoảng	
Các kết quả nêu trên chứng tỏ điôt bán dẫn có đặc tính	
tức là chỉ cho dòng điện chạy qua nó theo chiều từ cực	sang cực	
Bảng thực hành Khảo sát đặc tính khuếch đại của tranzito
Vói Rc « 820 Q
Lần đo
•
(MA).
/c (mA)
n !c
p=r
yB
■
Tính hệ số khuếch đại dòng /3 của mạch tranzito ứng với mỗi lần đo.
Tính giá trị trung bình của (3 và sai số lớn nhất (A/3)max :
P =	
'W„ =	'..
Ghi kết quả của phép đo :
0 = P ±(A/3)max =	
Vẽ đồ thị Ic =/(/g) biểu diện sự phụ thuộc của cường độ dòng colectơ/c vào cường độ dòng /g trong mạch tranzito.
CÂU HỎI
Mô tả nguyên tắc cấu tạo của điôt chỉnh luu. Vẽ kí hiệu của điõt này kèm theo tên gọi các điện cục của nó.
Điôt chỉnh luu có đặc tính gi ? Hãy nói rò chiều cùa dòng điện chạy qua điôt này. Giải thích tại sao.
Vẽ so đổ mạch điện dùng khảo sát đặc tính chỉnh luu của điôt bán dẫn trong hai truờng họp :
Điót phân cục thuận.
Điôt phân cục nguọc.
Mó tả nguyên tắc cấu tạo của tranzito (luông cục) n-p-n. \ỉẽ kí hiệu của tranzito này kèm theo tên gọi các điện cục của nó.
Tranzito có đặc tính gì ? Muốn dùng tranzito n-p-n để khuếch đại dòng điện, ta phải nối các điện cục của nó với các nguồn điện nhu thế nào ?
Vẽ so đổ mạch điện dùng khảo sát đặc tính khuếch đại cùa mạch tranzito n-p-n. Nói rõ chiếu của các dòng điện chạy trong mạch điện của tranzito đó. .