Контрольная работа

Выбор варианта задания
Вариант задания для задач 1,2 определяется по двум последним цифрам студенческого пароля, если они до 50. Если две последние цифры больше 50, то вариант задания определяется как две последние цифры минус 50.

Задача 1.
По выходным характеристикам полевого транзистора (приложение 2, см. стр. 6-12) построить передаточную характеристику при указанном напряжении стока. Определить дифференциальные параметры S, R_i, m полевого транзистора и построить их зависимости от напряжения на затворе.
Сделать выводы о зависимости параметров транзистора от режима работы.
Исходные данные для задачи берутся из таблицы П.1.1 приложения 1.
Задача 2.
Используя характеристики заданного биполярного (приложение 2, см. стр. 12-19) транзистора определить h-параметры биполярного транзистора и построить зависимости этих параметров от тока базы.
Сделать выводы о зависимости параметров транзистора от режима работы.
Исходные данные для задачи берем из таблицы П.1.2 приложения 1.
Задача 3.
В соответствии с предпоследней цифрой студенческого пароля выберите принципиальную схему логического элемента и приведите исходные данные вашего варианта задачи по разделу “Цифровые элементы и устройства”, указанные в таблице 1. Варианты принципиальных схем приведены на рисунке 1.
Таблица 1
цифра студенческого пароля Принципиальная схема элемента Напряжение питания, В. Пороговые напряженияМДП
транзисторов VT1 и VT2 Уровень входного напряжения, В.
0 Рис. 1а 9 1 0,5
1 Рис. 16 9 1 1
2 Рис. 1в 9 1 2
3 Рис. 1а 5 2 1
4 Рис. 1в 5 2 3
5 Рис. 16 5 2 4
6 Рис. 1в 12 3 0,5
7 Рис. 1а 12 3 4
8 Рис. 16 12 3 2
9 Рис. 1в 9 2 3

Укажите на схеме полярность источника питания, соответствующую вашему варианту. Укажите, какую логическую функцию выполняет элемент. Поясните назначение каждого транзистора. Приведите таблицу истинности. Приведите вид передаточной характеристики рассматриваемого Вами логического элемента. Используя данные задания Вашего варианта, приведите на передаточных характеристиках эпюру входного напряжения и определите, в каком логическом состоянии находится цепь, рассматриваемого вами элемента.

Задача 4.
В соответствии со второй цифрой пароля выберете принципиальную схему устройства на основе идеального операционного усилителя и приведите исходные данные вашего варианта в соответствии с таблицей 2. Варианты схем приведены на рисунке 2.
Таблица 2
цифра студенческого пароля Схема устройства Напряжение питания операционного усилителя, В. Номиналы резисторов, кОм. Амплитуда входного напряжения, мВ
R1 R2 R3
0 Рис. 2а ±6 1 10 0,82 100
1 Рис. 26 ±9 2 11 1,8 200
2 Рис. 2а ±12 3 33 2,7 150
3 Рис. 26 ±15 10 100 9,1 250
4 Рис. 2а ±10 11 330 12 60
5 Рис. 26 ±12 4,7 470 4,3 20
6 Рис. 2а ±8 6,8 680 5,1 50
7 Рис. 26 ±13 82 820 6,8 300
8 Рис. 2а ±9 10 1000 8,2 10
9 Рис. 26 ±7 3,3 47 10 40

Изобразите передаточную характеристику устройства, соответствующего Вашему варианту. Поясните назначение каждого элемента устройства. Определите коэффициент усиления Вашего устройства и амплитуду выходного напряжения. Укажите, какое входное сопротивление имеет рассматриваемое Вами устройство. Приведите примерный вид амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) Вашего устройства и причины отклонения реальной АЧХ от идеальной

Таблица П.1.1. Варианты задания для полевых транзисторов
№
вар Тип
ПТ UСИ0, В UЗИ0, В №
вар Тип
ПТ UСИ0, В UЗИ0, В
1 КП 302А 12 -8 26 КП 303А 8 -2,5
2 КП 303А 4 -2,5 27 КП 303Б 8 -3,2
3 КП 303Б 4 -3,2 28 КП 303Д 18 -8
4 КП 303Д 10 -8 29 КП 303Е 16 -8
5 КП 303Е 10 -8 30 КП 303В 9 -3,2
6 КП 303В 5 -3,2 31 КП 307Ж 9 -4
7 КП 307Ж 5 -4 32 КП 307В 9 -3,2
8 КП 307В 7 -3,2 33 КП 312А 8 -3,6
9 КП 312А 6 -3,6 34 КП 903 А 18 -8
10 КП 903 А 10 -8 35 КП 903 Б 9 -4
11 КП 903 Б 5 -4 36 КП 903 В 18 -6
12 КП 903 В 10 -6 37 КП 302А 18 -8
13 КП 302А 14 -8 38 КП 303А 9 -2,5
14 КП 303А 6 -2,5 39 КП 303Б 10 -3,2
15 КП 303Б 6 -3,2 40 КП 303Д 20 -8
16 КП 303Д 14 -8 41 КП 303Е 20 -8
17 КП 303Е 12 -8 42 КП 303В 11 -3,2
18 КП 303В 7 -3,2 43 КП 307Ж 11 -4
19 КП 307Ж 7 -4 44 КП 307В 10 -3,2
20 КП 307В 8 -3,2 45 КП 312А 9 -3,6
21 КП 312А 7 -3,6 46 КП 903 А 22 -8
22 КП 903 А 14 -8 47 КП 903 Б 11 -4
23 КП 903 Б 7 -4 48 КП 903 В 22 -6
24 КП 903 В 14 -6 49 КП 302А 20 -8
25 КП 302А 16 -8 50 КП 303А 10 -2,5

Таблица П.1.2. Варианты задания для биполярных транзисторов
№
вар Тип
БТ UКЭ,
В №
вар Тип
БТ UКЭ,
В №
вар Тип
БТ UКЭ,В
1 КТ601А 30 18 КТ819А 6 35 КТ608А 6
2 КТ602А 15 19 КТ902А 20 36 КТ815А 6
3 КТ603А 30 20 КТ903А 25 37 КТ817А 7
4 КТ605А 6 21 КТ601А 50 38 КТ819А 3
5 КТ608А 3 22 КТ602А 25 39 КТ902А 30
6 КТ815А 3 23 КТ603А 50 40 КТ903А 35
7 КТ817А 4 24 КТ605А 10 41 КТ601А 70
8 КТ819А 5 25 КТ608А 5 42 КТ602А 35
9 КТ902А 15 26 КТ815А 5 43 КТ603А 70
10 КТ903А 20 27 КТ817А 6 44 КТ605А 14
11 КТ601А 40 28 КТ819А 7 45 КТ608А 7
12 КТ602А 20 29 КТ902А 25 46 КТ815А 7
13 КТ603А 40 30 КТ903А 30 47 КТ817А 3
14 КТ605А 8 31 КТ601А 60 48 КТ819А 4
15 КТ608А 4 32 КТ602А 30 49 КТ902А 35
16 КТ815А 4 33 КТ603А 60 50 КТ903А 15
17 КТ817А 5 34 КТ605А 12

=============================================

Лабораторная работа №1
Исследование статических характеристик полупроводниковых диодов
1 . Цель работы
Изучить устройство полупроводникового диода, физические процессы, происходящие в нем, характеристики, параметры, а также типы и применение полупроводниковых диодов.
2. Подготовка к работе
2.1 Изучить следующие вопросы курса:
2.1.1 Электрические свойства полупроводников. Собственные и примесные полупроводники.
2.1.2 Электронно-дырочный переход, его характеристики и параметры. Прямое и обратное включение p-n перехода.
2.1.3 Вольтамперные характеристики и параметры полупроводниковых диодов, выполненных из различных материалов.
2.1.4 Влияние температуры на характеристики и параметры диодов.
2.1.5 Типы полупроводниковых диодов, особенности их устройства, работы и характеристики. Применение.
2.2 Ответить на следующие контрольные вопросы:
2.2.1 Что такое собственная и примесная проводимость полупроводника?
2.2.2 Объяснить образование электронно-дырочного перехода.
2.2.3 Что такое контактная разность потенциалов? Как она образуется?
2.2.4 Чем определяется толщина p-n перехода?
2.2.5 Нарисовать потенциальные диаграммы p-n перехода при отсутствии внешнего напряжения, и при включении его в прямом и обратном направлениях?
2.2.6 Рассказать о прохождении токов через p-n переход: при отсутствии внешнего напряжения, при прямом включении и при обратном включении.
2.2.7 Сравнить теоретическую и реальную вольтамперную характеристики p-n перехода, указать участки, которые соответствуют состоянию электрического и теплового пробоя.
2.2.8 Сравнить вольтамперные характеристики p-n переходов, изготовленных из G e, Si.
2.2.9 Что такое барьерная и диффузионная емкости p-n перехода? Дать определение.
2.2.10 Нарисовать и объяснить вольтамперные характеристики p-n перехода для различных значений температуры.
2.2.11 Перечислить основные параметры полупроводниковых диодов (номинальные и предельные).
2.2.12 Дать определение дифференциальных параметров и пояснить их физический смысл.
2.2.13 Объяснить принцип действия, особенности устройства и применения полупроводниковых диодов различных типов: выпрямительных, высокочастотных, импульсных, стабилитронов, варикапов. Указать их основные параметры.
2.2.14 Нарисовать условные обозначения выпрямительных диодов, стабилитронов, варикапов и схемы, в которых используются эти приборы.
2.2.15 Какими способами можно увеличить допустимую мощность, рассеиваемую диодом?

4. Порядок проведения лабораторной работы
4.1 Для снятия вольтамперных характеристик диодов при прямом включении вывести на экран дисплея схему (рисунок 1.1). Для этого выбрать “Лабораторная работа №1”. Затем “Прямое включение” и “Начать эксперимент”.
4.2 Последовательно снять вольтамперные характеристики германиевого и кремниевого диодов IПР=f(UПР) Для этого подвести курсор к тумблеру с обозначением диода и выбрать один из диодов, например, Д7Ж.
4.3 Подвести курсор на ручку “Напряжение” и вращая ручку по часовой стрелке снять ВАХ. Характеристика вырисовывается на экране осциллографа.
Заполнить таблицу 1.1а.
Примечание. При быстром изменении напряжения на диоде характеристика может получиться не монотонной. Для повторного исследования осуществить очистку экрана осциллографа и произвести повторное исследование.
Таблица 1.1а - Диод D7Ж
UПР, В
IПР, мА 0 1 2 3 4 5 6 7 8
4.4 Провести исследование второго диода. Переключить тумблер на другой тип диода. Осуществить сброс приборов в нулевое положение и снять ВАХ. Заполнить таблицу 1.1б.
Таблица 1.1б - Диод D220
UПР, В
IПР, мА 0 1 2 3 4 5 6 7 8
Прекратить эксперимент.
4.5 Определить, какой из диодов выполнен из германия, какой из кремния.
4.6 Исследовать вольтамперную характеристику диода при обратном включении (рисунок 1.2.).
Таблица 1.2а - Диод D7Ж
UОБР, В 0 -1 -2 -3 -4 -5
IОБР, мкА
4.7 Провести исследование стабилитрона Д814А.
Таблица 1.2в- Стабилитрон Д 814А.
UСТ, В
IСТ, мА
4.8 Исследовать однополупериодный выпрямитель (рисунок 1.4).
Зарисовать осциллограммы напряжения генератора на входе и напряжения на нагрузке при двух различных значениях переменного напряжения 2 и 8 вольт.
5 Указания к составлению отчета
5.1 Привести схемы исследования полупроводниковых диодов.
5.2 Привести таблицы с результатами измерений.
5.3 Привести вольтамперные характеристики (график 1) германиевого и кремниевого диодов для прямого включения.
5.4 По характеристикам определить сопротивления постоянному току и дифференциальные сопротивления при прямом токе 4 мА для каждого из диодов. Результаты занести в таблицу 1.4.
5.5 На графике №2 привести вольтамперную характеристику диода Д7Ж при обратном включении. По графику определить сопротивления постоянному току и дифференциальные сопротивления диода при напряжении 3 В.
5.6 На графике №3 привести ВАХ стабилитрона IСТ=f(UСТ).
5.7 Привести осциллограммы, полученные при исследовании выпрямителя (сигнал на входе и на выходе). Осциллограммы располагать одна под другой без сдвига по времени.
5.8 Сделать выводы по проделанной работе.
Таблица 1.4
Диод RПР= RПР ДИФ RОБР= RОБР ДИФ
Д7А
Д220

Лабораторная работа №2
Исследование статических характеристик биполярного транзистора
1. Цель работы
Ознакомиться с устройством и принципом действия биполярного транзистора (БТ). Изучить его вольтамперные характеристики в схемах включения с общей базой (ОБ) и общим эмиттером (ОЭ).
2. Подготовка к работе
2.1 Изучить следующие вопросы курса:
2.1.1 Устройство БТ, схемы включения (ОБ, ОЭ и ОК), режимы работы ( с точки зрения состояния переходов).
2.1.2 Потенциальные диаграммы для различных структур БТ в активном режиме работы.
2.1.3 Принцип действия БТ и основные физические процессы в нем.
2.1.4 Статический коэффициент передачи тока и уравнения коллекторного тока для всех схем включения.
2.1.5 Статические характеристики транзистора в схемах включения ОБ и ОЭ.
2.1.6 Предельные параметры режима работы БТ. Рабочая область характеристик.
2.1.7 Влияние температуры на работу БТ, его характеристики в схеме ОБ и ОЭ и предельные параметры.
2.1.8 Дифференциальные параметры БТ.
2.1.9 Усилитель на БТ.
2.2 Ответить на следующие контрольные вопросы:
2.2.1 Устройство плоскостного транзистора.
2.2.2 Принцип действия биполярного бездрейфого транзистора.
2.2.3 Нарисовать схемы включения транзистора с ОБ, ОЭ и ОК для структур p-n-p и n-p-n.
2.2.4 Начертить потенциальные диаграммы p-n-p и n-p-n транзисторов в различных режимах их работы.
2.2.5 Из каких компонент состоят токи через эмиттерный и коллекторный переходы транзистора?
2.2.6 Из каких компонент состоит ток базы?
2.2.7 Дать определение коэффициентов инжекции и переноса.
2.2.8 Как влияет на работу транзистора неуправляемый ток коллекторного перехода? Какие причины его возникновения?
2.2.9 Написать уравнения коллекторного тока для схем ОБ и ОЭ.
2.2.10 Нарисовать и объяснить входные и выходные характеристики транзистора для схем ОБ и ОЭ.
2.2.11 Показать на входных и выходных характеристиках области, соответствующие режимам: активному, отсечки и насыщения.
2.2.12 Какие факторы ограничивают рабочую область выходных характеристик транзистора?
2.2.13 Объяснить влияние температуры на статические характеристики БТ в схемах включения с ОБ и ОЭ.
2.2.14 Как зависят значения предельных параметров БТ от температуры?
2.2.15 Объяснить построение рабочей области выходных характеристик транзистора.
2.2.16 Объяснить влияние температуры на рабочую область БТ .
2.2.17 Привести систему Н-параметров транзистора, указать назначение каждого параметра и показать их определение по характеристикам.
2.2.18 Объяснить принцип работы БТ в усилительном режиме.
2.2.19 Назвать основные типы биполярных транзисторов (с точки зрения мощностей и частот).

4. Порядок проведения экспериментов
4.1 Исследовать БТ для схемы с ОБ. Для этого выбрать “Лабораторная работа №2”. Затем “Схема с ОБ - входные характеристики” и “Начать эксперимент”. Снять две входные характеристики транзистора IЭ= f(UЭБ) при UКБ=0 и UКБ=8 В. Для того, чтобы получить две характеристики на одном экране нужно после окончания измерения первой характеристики нажать кнопку сброс, выставить новое значение напряжения UКБ и снять вторую характеристику. Результаты измерений занести в таблицу 2.1. Пример заполнения таблицы для транзистора типа МП37 А приведен ниже.
Таблица 2.1 - Транзистор МП37А.
UКБ, В IЭ, мА 0,1 1 2 4 6 10
0 UЭБ, В
8 UЭБ, В
4.2. Снять три выходные характеристики транзистора IК=f(UКБ). Первую для IЭ=0, вторую для IЭ=2 мА и третью для IЭ=5 мА. Результаты измерений занести в таблицу 2.2. Пример таблицы для того же транзистора дан ниже.
Таблица 2.2 - Транзистор МП37А.
IЭ, мА UКБ, В 0 0,5 1 2 5 8
0 IКБ0, мкА
2 IК,
5 мА
4.3 Снять две входные характеристики IБ=f(UБЭ): одну при UКЭ=0, вторую при UКЭ=8 В. Результаты измерений занести в таблицу 2.3. Пример таблицы дан ниже.
Таблица 2.3 - Транзистор МП37А.
UКЭ, В UБЭ, В
0 IБ, мкА
8 IБ, мкА
4.4 Снять семейство из 6 выходных характеристик IК=f(UКЭ) при токах базы, указанных в таблице 2.4, включая IБ=0. Особое внимание обратить на участок характеристик в режиме насыщения, т.е. UКЭ=0 - 1 В, а так же не превосходить мощность рассеивания на коллекторе (UКЭ∙IК=РК<РК max=150 мВт). Результаты измерений заносятся в таблицу 2.4. Пример таблицы приведен ниже.
Таблица 2.4 - Транзистор МП37А.
IБ,мкА UКЭ,В 0,1 0,2 0,5 1 2 5
0 IКЭ0,мкА
50
100 IК, мА
150
200
250
4.5. Исследовать работу усилителя. В исходном состоянии схемы транзистор работает в активном режиме (на выходе отсутствуют нелинейные искажения сигнала). Получить осциллограммы сигналов на входе и выходе усилителя для трех случаев: а) рабочая точка находится посредине рабочего участка; б) рабочая точка находится вблизи режима отсечки; в) рабочая точка находится вблизи режима насыщения. Режим работы транзистора определяется уровнем напряжения источника смещения Есм.

Лабораторная работа №3
Исследование статических характеристик и параметров полевых транзисторов
1. Цель работы
Изучить принцип действия, характеристики и параметры полевых транзисторов (ПТ).
2 . Подготовка к работе
2.1. Изучить следующие вопросы курса:
2.1.1. Устройство, назначение, принцип действия ПТ различных структур.
2.1.2. Схемы включения ПТ.
2.1.3. Статические характеристики.
2.1.4. Дифференциальные параметры ПТ и их определение по характеристикам.
2.2. Ответить на следующие контрольные вопросы:
2.2.1. Объяснить устройство полевых транзисторов с p-n переходом и изолированным затвором (МДП структура).
2.2.2. Нарисовать обозначение полевых транзисторов разных типов и структур.
2.2.3. Объяснить принцип действия полевых транзисторов с p-n переходом и с изолированным затвором.
2.2.4. Изобразить и объяснить вид передаточных и выходных характеристик ПТ различных типов с каналом “p” и “n”.
2.2.5. Объяснить определение дифференциальных параметров по статическим характеристикам ПТ.
2.2.6. Нарисовать схемы для исследования статических характеристик полевых транзисторов различных типов с каналом типа “p” и “n”.
2.2.7. Дать определение предельным эксплуатационным параметрам ПТ.
2.2.8. Пояснить влияние температуры на работу ПТ, его статические характеристики и параметры.

4. Порядок проведения исследований
4.1. Снять передаточную характеристику IC=F(U3И). Для этого выбрать “Передаточные характеристики” (рисунок 3.1), установить UCИ=10В и изменять напряжение U3И до тех пор, пока IC не станет равным нулю. Результаты измерений занести в таблицу 3.1. Определить напряжение отсечки U3ИО (определить напряжение U3И, при котором ток стока снизится примерно до 10 мкА)

Таблица 3.1
UЗИ, В
IС , мА
4.2 Снять выходные характеристики транзистора при четырех значениях напряжения на затворе UЗИ, в том числе при UЗИ 1= 0, UЗИ 2 » 0,2 × UЗИО и UЗИ3» 0,4 × UЗИО и UЗИ 4= 0,6 UЗИО. Результаты измерений внести в таблицу 3.2.
Таблица 3.2
UЗИ,В UСИ,В 0 0,5 1 2 4 6 10
0 IС, мА 0
0,2 × UЗИО 0
0,4 × UЗИО 0
0,6 × UЗИО 0
4.3. Исследовать схему усилителя при различных напряжениях Есм (получить неискаженный и искаженный сигнал на выходе).
5. Указания к составлению отчета
Отчет должен содержать:
5.1 Схемы исследований транзистора.
5.2 Таблицы с результатами исследований.
5.3 График характеристики прямой передачи
5.4 Семейство выходных характеристик
5.5 Определить крутизну в двух точках характеристики прямой передачи: при напряжении UЗИ= 0 В и UЗИ= 0,5∙UЗИ0
5.6 Привести осциллограммы работы усилителя.
Приложение 1
Варианты заданий для нечетной предпоследней цифры пароля.
Таблица П.1.
№ вар Диоды Биполярный транзистор Полевой транзистор
1 D11 D219A KT315B KP302B
2 D12 D220 KT315D KP302G
3 D12A D220A KT315E KP302V
4 D13 D220B KT315G KP303A
5 D14 D226B KT315I KP303B
6 D14A D226D KT315V KP303D
7 D18 D226E KT315Z KP303E
8 D20 D226G KT316A KP303G
9 D310 D226V KT316B KP303I
0 D311 D237A KT316D KP303V

Варианты заданий для четной предпоследней цифры пароля.
Таблица П.2.
№ вар Диоды Биполярный транзистор Полевой транзистор
1 D311A D237B KT368A KP307A
2 D311B D237E KT368B KP307B
3 D312 D237G KT371A KP307E
4 D312A D237V KT371B KP307G
5 D312B KD102A KT373A KP307V
6 D7B KD102B KT373B KP307Z
7 D7D KD103A KT373G KP308A
8 D7E KD103B KT373V KP308B
9 D7G KD104A KT375A KP308D
0 D7V KD105B KT375B KP308G