Báo cáo thí nghiệm vật lí bán dẫn lab 4 bài tn 4 khảo sát bjt

THÍ NGHIỆM 2 Mục tiêu Khảo sát các miền hoạt động tắt/khuếch đại/bão hòa của BJT npn Chuẩn bị Đọc xem điện trở R1 có giá trị là bao nhiêu và kiểm chứng lại bằng VOM.. Chỉnh biến trở

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LÍ BÁN DẪN

LAB 4 GV: HUỲNH ANH HƠN

Lớp L24 – Nhóm 1:

1 Lâm Chí Dĩnh-2310434

2 Nguyễn Trọng Cửu-2310406

3 Nguyễn Đức Dũng-2310556

4 Nguyễn Đức Tiến Đạt-2310662

TP.Hồ Chí Minh tháng 9 năm 2021

BÀI TN 4 KHẢO SÁT BJT

MỤC TIÊU:

➢ Nắm được cách sử dụng kit thí nghiệm, dụng cụ đo

➢ Nắm được đặc tính các linh kiện BJT loại npn, pnp

➢ Khảo sát mạch khuếch đại, mạch đóng/ngắt dùng BJT

CHUẨN BỊ:

➢ Chuẩn bị bài prelab

➢ Xem lại cách sử dụng các công cụ đo VOM, DVM và Oscilloscope (dao động ký - dđk)

THÍ NGHIỆM 1

Mục tiêu

Đo và kiểm tra BJT

Yêu cầu

Dùng VOM đo và kiểm tra BJT ở module 1 và 2, phần BJT

Kiểm tra

Đưa VOM về chế độ đo diode Đo điện áp giữa các chân của BJT trong khối I và II và ghi nhận vào

bảng sau

Transistor Q1

Transistor Q2:

Xác định xem transistor loại gì và các chân P1-P2-P3 là chân gì, BJT còn tốt hay không Giải thích

P1 P2 P3 Loại BJT Chất lượng Q1 Base Collector Emitter P-N-P Tốt

Q2 Collector Base Emitter P-N-P Tốt

- Giải thích: P2-P3 và P3-P2 đều không có giá trị → P2 và P3 là C và E

THÍ NGHIỆM 2

Mục tiêu

Khảo sát các miền hoạt động tắt/khuếch đại/bão hòa của BJT npn

Chuẩn bị

Đọc xem điện trở R1 có giá trị là bao nhiêu và kiểm chứng lại bằng VOM

R1 = 1020 Ω (giá trị đọc)

R1 = 993hgnb Ω (giá trị đo)

Chỉnh nguồn điện về 12V và kết nối mạch như Hình 2 Một VOM đo dòng điện Ib ở tầm uA, một VOM

đo dòng Ic ở tầm mA, và 1 VOM đo điện áp Vce

Vặn biến trở VR3 về mức nhỏ nhất

Hình 1: Sơ đồ phần III

TP32

C6 10uF/50V C8 0.1u/50V Q3C1815

TP15

D1 LED

R1 1K

TP7

R2 50K

TP12

1

TP13

1

VR3 10K

TP8

1

TP9

1

TP14

TP10

1

TP11

1

TP27

TP28

TP29

TP30

TP31

Hình 2: Layout thực tế trên module thí nghiệm

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:

Với Ib trong khoảng nào thì transistor dẫn khuếch đại? Khi đó hfe là bao nhiêu?

- Với Ib trong khoảng 10 ~ 25uA thì transistor dẫn khuếch đại với hfe khoảng 295

Khi dùng transistor làm nhiệm vụ đóng/ngắt, ta đưa transistor vào chế độ nào? Vì sao?

- Khi làm nhiệm vụ đóng/ngắt, ta đưa transistor vào chế độ ngắt Vì khi không có dòng điện thích hợp vào Base thì transistor ngắt và không cho dòng điện đi qua Khi có dòng điện thích hợp đi vào Base thì transistor chuyển sang chế độ bão hoà và cho dòng điện đi qua

THÍ NGHIỆM 3

Mục tiêu

Khảo sát các miền hoạt động tắt/khuếch đại/bão hòa của BJT pnp

Chuẩn bị

Đọc xem điện trở R2 có giá trị là bao nhiêu và kiểm chứng lại bằng VOM

Chỉnh nguồn điện về 12V và kết nối mạch như Hình 4 Một VOM đo dòng điện Ib ở tầm uA, một VOM

đo dòng Ic ở tầm mA, và 1 VOM đo điện áp Vce

Hình 3 Sơ đồ khối BJT pnp

C7 10uF/50V C1 0.1u/50V

TP26

TP17

R4 50K

VR5 10K

TP19

1

TP20

1

TP25

D2 LED

R6 1K

Q4

2N3906

TP24

1

TP23

1

TP22

TP18

1

TP21

1

TP16

Hình 4 Sơ đồ kết nối trên module thí nghiệm phần BJT pnp

Vặn biến trở VR3 về mức lớn nhất

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:

Với Ib trong khoảng nào thì transistor dẫn khuếch đại? Khi đó hfe là bao nhiêu?

- Với Ib trong khoảng 10 ~ 25uA thì transistor dẫn khuếch đại với hfe khoảng 206.3

Nếu thay vì đặt tải (điện trở+led) ở cực C, ta đặt ờ cực E như hình sau 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)

BJT sẽ không hoặc rất khó bão hoà vì theo sơ đồ nối như trên Vì để transitor pnp có bão hoà thì điện áp tại cục B phải đủ thấp hơn cực E, theo sơ đồ như hình ta có điện áp tại B tương đương hoặc lớn hơn điện áp tại cực C, mà điện áp chênh lệch giữa cực E và cực C lại thấp hơn điện áp chênh lệch giữa cực B và E trong chế độ bão hoà

THÍ NGHIỆM 4

Mục tiêu

Khảo sát đặc tuyến vào của BJT npn

Chuẩn bị

Chỉnh nguồn biến đổi 0-5V về nhỏ nhất (0V)

Chỉnh biến trở VR2 về vị trí nhỏ nhất

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 VCE cố định là 2V, chỉnh biến trở R2 để thay đổi dòng IB và ghi vào bảng sau Trong quá trình thí nghiệm lưu ý giữ V cố định là 2V

Q1

R1 220

R2

10K

D1 LED

VCC

I B (mA) 10uA 15uA 20uA 25uA 30uA 35uA 40uA 45uA 50uA

V BE (V) 0.494 0.531 0.56 1 0.581 0.6 0.611 0.630 0.650 0.667

Chỉnh điện áp VCE cố định là 4V, chỉnh biến trở R2 để thay đổi dòng IB và ghi vào bảng sau Trong quá trình thí nghiệm lưu ý giữ VCE cố định là 4V

V BE (V) 0.457 0.506 0.547 0.586 0.589 0.601 0.613 0.641 0.660

Vẽ đặc tuyến vào IB-VBE ứng với hai trường hợp VCE=2V và VCE=4V Nhận xét

- Nhận xét: Đối với trường hợp VCE =2V, VBE tăng chậm khi IB nằm trong khoảng 10-15uA và 25-35uA, các khoảng còn lại VBE tăng nhanh, với trường hợp VCE =4V, khi IB trong khoảng 10-20uA, VBE tăng chậm, khi IB trong khoảng 20-50uA, VBE tăng nhanh

THÍ NGHIỆM 5

Mục tiêu

Khảo sát đặc tuyến ngõ ra của BJT npn

Chuẩn bị

Chỉnh nguồn biến đổi 0-20V về nhỏ nhất (0V)

Chỉnh biến trở VR2 về vị trí nhỏ nhất

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 IB cố định là 20uA, thay đổi Vin để có được các giá trị VCE theo bảng sau Điền các giá trị tương ứng của dòng IC

Ic (mA) 1.66 5.37 6.04 6.18 6.22 6.25 6.28 6.31 6.33 Lặp lại thí nghiệm với IB= 25uA và IB=30uA

Ic (mA) 2.04 6.35 7.40 7.70 7.76 7.81 7.84 7.89 7.92

Ic (mA) 2.43 7.65 8.67 9.17 9.26 9.32 9.38 9.43 9.49

Vẽ đặc tuyến ngõ ra IC-VCE ứng với 3 trường hợp trên

Nhận xét tương quan giữa 3 đặc tuyến Ước tính điện áp Early

Tương quan giữa ba đặc tuyến: Nếu IC=f(VCE) thì IC (IB=30µA)>IC(IB=25µA)> IC(IB=20µA)

𝑑𝑉 𝐶𝐸= 6.18−6.04

0.5−0.3 =𝐼𝐶𝑄