Báo cáo thí nghiệm vật lý bán dẫn

Khảo sát mạch R-C, từ đó suy ra giá trị tụ điện Yêu cầu Kết nối máy phát sóng và oscilloscope như sau: Kiểm tra Chỉnh máy phát sóng phát ra sóng sine, tần số 1KHz, biên độ 2Vp-p.. Quan

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TPHCM

Khoa điện- ện tửđi

MỤC TIÊU:

➢ Nắm được cách sử dụng kit thí nghiệm, dụng cụ đo ➢ Nắm được đặc tính các linh kiện điện trở, tụ ện, cuộn cảmđi ➢ Thiết lập được mạch đo đơn giản cho tụ điện, cuộn cảm

Đọc và kiểm chứng giá trị ện trở.đi

Yêu cầu

Đọc giá trị của các điện trở R1, R2, R3, R4 theo vòng màu, sau đó kiểm chứng giá trị ực của R1, R2, R3, R4, R6, R7 bằng VOM.th

Đo giá ị của biến trở VR5.tr Các kết quả ền vào bảng sauđi

Xác định sai số ữa kết quả đọc và đo Sai số này có đúng với vòng gi màu sai số của điện trở hay không

Sau khi đo và đọc ta thấy sai số này đúng với sai số của điện trở

THÍ NGHIỆM 2 Mục tiêu

Khảo sát mạch R-C, từ đó suy ra giá trị tụ điện Yêu cầu

Kết nối máy phát sóng và oscilloscope như sau:

Kiểm tra

Chỉnh máy phát sóng phát ra sóng sine, tần số 1KHz, biên độ 2Vp-p

Quan sát kênh 1 dao động ký để có dạng sóng chính xác Quan sát điện áp trên tụ C1 trên dao động ký

Biên độ ện áp trên tụ C1 là bao nhiêu?đi Biên độ ện áp trên tụ C1 là 600mVđi

Từ đó, giá trị C1 bằng bao nhiêu? Trình bày cách tính

Vẽ lại dạng sóng ngõ vào và sóng trên tụ C1

Quan sát dạng sóng ngõ vào và dạng sóng trên tụ C1, hai sóng này có

tương quan về phase như thế nào? Giải thích

Sóng ngõ ra trên tụ C1 trễ phase hơn sóng ngõ vào Khi có dòng xoay chiều đi vào tụ điện,dòng điện sẽ bắt đầu tích điện cho tụ điện và nhờ lượng điện tích đã nạp tụ điện mới bắt đầu tăng điện áp lên Điện áp không tăng cùng lúc với cường độ dòng điện mà nó cần thời gian để phân bố điện tích và tạo nên điện áp trong tụ Do đó,

đối với tụ điện thì điện áp trễ pha hơn cường độ dòng điện

Khi tăng/giảm tần số tín hiệu vào thì biên độ trên tụ thay đổi như thế

nào? Giải thích

Khi tăng tần số tín hiệu vào thì biên độ trên tụ ảm, và khi giảgi m

tần số tín hiệu vào thì biên độ trên tụ tăng

- ải thích: tần số dòng điện càng lớn thì trở kháng của tụ càng Gi

nhỏ, cường độ dòng điện

hiệu dụng trong mạch càng lớn và ngược lại Với dòng điện một chiều, tụ điện có trở kháng dương vô cùng Đặc tính này được ứng

dụng trong các mạch truyền tín hiệu

Chuyển tín hiệu Vin thành xung vuông tần số 1Khz, biên độ 2Vpp Vẽ dạng sóng Vin và dạng sóng trên tụ ện đi

Giải thích hình dạng sóng ngõ ra khi ngõ vào là xung vuông Giải thích: do nguyên lý hoạ động tích và phóng điện của tụ.t

Chỉnh máy phát sóng phát ra sóng sine, tần số 100 Hz, biên độ 2Vp-p

Quan sát kênh 1 dao động ký để có dạng sóng chính xác Quan sát điện áp trên tụ C6 trên dao động ký

Biên độ ện áp trên tụ C6 là bao nhiêu?đi

Kết nối máy phát sóng như sau Dùng kênh 1 của oscilloscope đo dạng

sóng Vin, kênh 2 đo dạng sóng trên L5

Kiểm tra

Chỉnh máy phát sóng phát ra sóng sine, tần số 100KHz, biên độ

2Vp-p Quan sát kênh 1 dao động ký để có dạng sóng chính xác Quan sát điện áp trên cuộn dây L5 trên dao động ký

Biên độ ện áp trên cuộn dây L5 là bao nhiêu?đi

Biên độ ện áp trên cuộn dây L5 là: 252 mV=0,252 Vđi

Từ đó, giá trị L5 bằng bao nhiêu? Trình bày cách tính

Vẽ lại dạng sóng ngõ vào và trên L5 Hai sóng này có tương quan về

phase như thế nào? Giải thích

Khi tăng/giảm tần số tín hiệu vào thì biên độ trên L5 thay đổi như thế

nào? Giải thích

Khi tăng giảm tần số tín hiệu thì biên độ trên L5 cũng tăng giảm

tương ứng

Tiến hành

Bật nguồn Chỉnh biến trở để thay đổi dòng điện Ib, quan sát giá trị Ic

và Vce và điền vào bảng sau:

Nếu thay vì đặt tải (điện trở+led) ở cực C, ta đặ ờ cực E như hình sau t Khi đó BJT có bão hòa được không? Vì sao? (Câu hỏi này trả lời khi

nộp báo cáo, không cần trả lời lúc tiến hành thí nghiệm

Phần trả lời:

BJT sẽ rất khó hay thậm chí không bão hoà vì theo sơ đồ nối như trên Vì để transistor P-N-P có bão hoà thì điện áp tại cực B phải thấp hơn cục E mà theo sơ đồ thì điện áp B lại tương đương hoặc lớn hơn điện áp tại cực C Mà trong chế độ bão hoà thì chênh lệch giữa cực E và cực C lại ấp hơn điện áp chênh lệch giữa B và Eth

Kết nối nguồn điện 5V vào mạch cấp nguồn dòng, nguồn điện thay đổi 0-5V vào hai cực C-E của Q2 Các VOM kết nối như hình vẽ.

Hình 5 Kết nối mạch đo đặc tuyến vào của BJT Tiến hành

Bật nguồn Chỉnh điện áp V cố định là 2V, chỉnh biến trở R2 để thay CE

đổi dòng I và ghi vào bảng sau Trong quá trình thí nghiệm lưu ý giữ B

V cố định là 2V

Chỉnh điện áp V cố định là 4V, chỉnh biến trở R2 để thay đổi dòng I CEB

và ghi vào bảng sau Trong quá trình thí nghiệm lưu ý giữ V cố định CE

Kết nối nguồn điện 5V vào mạch cấp nguồn dòng, nguồn điện thay đổi

0-20V vào mạch Các VOM kết nối như hình vẽ

Tiến hành

Bật nguồn Chỉnh dòng điện I cố định là B 20uA, thay đổi V để in có được các giá trị V theo bảng sau Điền các giá trị tương ứng của dòng I

Nhận xét tương quan giữa 3 đặc tuyến Ước tính điện áp Early Ta nhận thấy 𝑰𝑩 (=30uA)> (=25uA)> 𝑰𝑩 𝑰𝑩(=20uA)

Dựa vào đồ ị th 𝑽𝑪𝑬 € [0;0,03] là miền bão hoà

Chuẩn bị

Đọc và dùng VOM xác định lại giá trị các điện trở

Kết nối mạch như Hình 7 Nguồn cấp Vin là 12V

Chỉnh nguồn tín hiệu Vs có biên độ 1V, tần số 1Khz Sau đó giảm biên

độ Vs về 0V

Dùng 1 VOM đo điện áp giữa cực C và E của Q3

Dùng kênh 1 dao động ký đo dạng sóng Vs, kênh 2 đo dạng sóng tại

Hình 7: Sơ đồ kết nối mạch khuếch đại E chung Tiến hành

Bật nguồn Chỉnh biến trở VR8 để V = 6V.CE

Tăng dần biên độ Vs Xác định biên độ tối đa của Vs để ngõ ra không bị méo dạng (max swing) Nếu dạng sóng ngõ ra bị méo dạng ở 1 đầu hình sine, chỉnh biến trở R8 để thay đổi phân cực sao cho đạt max swing Vẽ dạng sóng v và v trên cùng hệ tọa độ.sce

Xác định độ lợi của mạch khuếch đạ ở max-swing Kiểm chứng lại so i

Do không đo β nên ta không thể tính chính xác độ lợi a theo lý thuyết Nên ta chỉ dự đoán xem kết quả đo a theo thực nghiệm + Đầu tiên, theo lý thuyết a có giá trị âm, phù hợp với kết quả đo được phù hợp vì Vin và Vout ngược pha

+ Thứ hai, vế 𝑔𝑚(𝑅12//𝑟0) thường có giá trị vào khoảng 100 đến 300 Mà Rin < R11 nên giá trị a = 22.1 là có cơ sở xảy ra, lúc này -Rin nhỏ hơn R11 nhiều lần

Tắt nguồn, đo giá trị VR8 tại max swing và kiểm chứng lại so với lý

thuyết

Kết nối tải R13 vào mạch Chuyển kênh 2 của dao động ký sang đo

dạng sóng ngõ ra trên R3 Nhận xét

Chỉnh lại Vs sao cho đạt max swing trong trường hợp có tải R13 Xác

định độ lợi và Vs tại Max Swing Kiểm chứng lại so với lý thuyết

Tại maxswing, đo được Vs = 5.15 V và Vout = 0.2 V Độ lợi: a = 59

Như dự đoán, thì Vs tăng so với khi không có tải, vì khi có tải, độ lợi giảm sẽ làm tăng giới hạn của Vs Kết quả độ lợi cũng gần so với độ là lợi lý thuyết đã tính ở phía trên