Báo cáo thí nghiệm vật lí bán dẫn 23

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 cư

DAI HOC QUOC GIA TP.HO CHI MINH

TRUONG DAI HOC BACH KHOA

Giáo viên hướng dẫn: Nhan Hồng Ky

Lớp L03: Nguyễn Minh Tuệ - 2010758

Bùi Thái Dương - 2011028

> Nam được cach su dung kit thi nghiém, dụng cụ đo

> Nam được đặc tính các linh kiện điện trở, tụ điện, cuộn cảm

> Thiết lập được mạch đo đơn giản cho tụ điện, cuộn cảm

đề có dạng sóng chính xác

Quan sát điện áp trên tụ CI trên dao động ký

Biên độ điện áp trên tụ CI là bao nhiêu?

_—

Inductors

Giá trị in trên C1 1a bao nhiéu? Tr do suy ra sai số giữa giá trị lý thuyết và giá trị thực

Giá trị in trên C1 là 0,1 Vậy sai số giữa giá trị lý thuyết và giá trị thực là

GND dao động ký

Vẽ lại dạng sóng ngõ vào và trên tụ Cl Hai sóng này có tương quan về phase như thế nào? Giải thích

- _ Nhận xét: Sóng ngõ ra trên tụ Cl trễ pha 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 tân số tín hiệu vào thì biên độ trên tụ thay đổi như thế nào? Giải thích

trên tụ tăng

- Giải thích: tần số dòng điện cảng lớn thì trở kháng của tụ cảng nhỏ, cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch cảng lớn và ngược lại Với dòng điện một chiều, tụ điện có trở kháng đương vô cùng Đặc tính này được ứng dụng trong các mạch truyền tín hiệu

> Chuyên tín hiệu Vin thành xung vuông tần số IKhz, biên độ 2V Vẽ dạng sóng Vin và dạng sóng trên

tụ điện Giải thích

- Giải thích: do nguyên lý hoạt động tích và phóng điện của tụ.Do điện áp trên tụ thay đổi theo phương trình dạng mũ

> Quan sát điện áp trên tụ Có trên dao động ký

>_ Biên độ điện áp trên tụ Có là bao nhiêu?

- _ Biên độ điện áp trên tụ Có: 315mV

> Tir do, gia tri Có bằng bao nhiêu? Trình bày cách tính

> Quan sat dién ap trên cuộn dây L5 trên dao động ký

>_ Biên độ điện áp trên cuộn dây L5 là bao nhiều?

- Biên độ điện áp trên cuộn dây: mV

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

- _ Nhận xét: Sóng ngõ ra ở L5 có pha sớm hơn sóng ngõ vào Khi có dòng điện đi qua cuộn dây thì cuộn dây cũng đồng thời tạo từ trường chạy trong lòng cuộn dây Dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ, khi từ trường tăng dân theo dòng điện thì trong cuộn dây cũng sinh ra dòng điện cảm ứng

đề chống lại sự tăng dân đó Khi dòng điện giảm, từ trường giảm thì cũng có một dòng điện cảm ứng sinh ra để chống lại sự giảm đó Vì vậy trong cuộn đây, dòng điện trễ pha hơn so với điện áp

- - Giải thích: tacó va

Khi Z¡ tăng thì U¡ cũng tăng và ngược lại, khi Z¡ giảm thì U¡ cũng giảm đo U¿ và R là cố định

Ma Z, ti 1é thuận với f nên khi tăng/giảm tần số tín hiệu vào thì biên độ trên L5 cũng tăng/giảm tương ứng

BÀI TN 2 KHẢO SÁT DIOCE CHỈNH LƯU VÀ ZENER

MUC TIEU:

> Nam được cach su dung kit thi nghiém, dụng cụ đo

> Năm được đặc tính các linh kiện diode chỉnh lưu, LED phat quang va diode zener

> Thiết lập được mạch ôn áp đơn giản

CHUAN BI:

> Chuan bi bai prelab

> Xem lại cách sử dụng cac dung cu do VOM, oscilloscope, may phát sóng

/

3 SEMI IDUCTOR DEVICES

or LAB I (Diode &\Zen r) 1

Dùng 1 VOM ở chế độ đo điện áp đo điện áp vào Vin, một VOM khác đo điện ap 2 dau diode Néu như thiếu VOM thì có thê đùng 1 VOM đo điện áp Vin rồi sau đó đo điện áp trên điode

Kiểm tra

> Tang dan Vin và ghi các giá trị đo được vào bảng sau

Điện áp ngưỡng của diode là 0,684 V

>» Lap lai thi nghiém cho Led D2

Điện ap ngudng cua D2: 1,866 V

> Lặp lại thí nghiệm cho Led D3

> Khảo sát đặc tính diode trong miền ngược

đo điện áp đo điện áp trên R2 (VR2), một VOM khác đo điện áp 2 đầu điode Vd

Kiểm tra

> Tang dan Vin, quan sat Vd va ghi các giá trị đo được vào bảng sau

Vd(V) 2 4 6 8 10 12 14 16 18 VR2(V) | 0,026 | 0,052 | 0,078 | 0,115 | 0,143 | 0,172 | 02 0,228 | 0,257 Id(uA) |0,17 0347 | 0,52 0767 |0953 |1147 | 133 1,507 | 1,713

Trong miễn ngược diode có điện trở rất lớn

Dòng điện ngược bão hòa Is bằng bao nhiêu: -6,469 ( với n= 1,76869)

Dùng dòng điện ngược bão hòa đã có, kiếm chứng lại dòng điện thuận theo lý thuyết của diode DI

với bảng đo đã thực hiện ở trên, coi nhiệt độ phong la 30°C

Vin (V) 2 4 6 8 10 12 14 16 18

Id(mA) | 0,00005 | 0,00008 | 0,0001 | 0,000 | 0,00026 | 0,00026 | 0,0003 | 0,0003 | 0,00033

3 7 3 2 7 7 3 3

Vd(V) |1992 3,987 5,983 |7.970 | 9,960 11,960 |13,95 | 15,95 | 17,95

Id(theory | 0,17 0,347 0,52 0,767 | 0,953 1,147 1,33 1507 | 1,713 )

(WA)

THÍ NGHIỆM 3

Mục tiêu

>_ Khảo sát các mạch chỉnh lưu bản kỳ.

>» Gia tr dinh cua sóng ngõ ra là bao nhiéu? Giai thich

Gia tri dinh cua song ngé ra la 1,4V

Nguyên nhân cho việc sóng ngõ ra thấp hơn hơn sóng ngõ vào là do ở diode phải có sựt áp giữa anode

va cathode lớn hơn điện áp ngưỡng của diode thi diode mdi dan, voi

Ni ngõ ra vào tụ C1 Vé lai dạng sóng ngõ ra và giải thích sự khác nhau so với khi không có tụ Cl

điện được nạp khi điện áp tăng và khi điện áp giảm thì tụ điện xả để duy trì điện áp qua tải được ôn định Nhờ tác dụng lọc của tụ mà dạng sóng ở ngõ ra phăng hơn

Nguyên nhân sóng ngõ ra có giá trị đính thấp hơn sóng ngõ vào và thấp hơn giá trị đỉnh của sóng ngõ

ra trong trường hợp chỉnh lưu bán kì là do trong mỗi ban kì, giữa hai đầu chỉnh lưu câu đều phải có sụt áp lớn hơn hai lần điện áp ngưỡng của mỗi diode thì diode mới dẫn, cho nên

Nối ngõ ra vào tụ CI Vẽ lại dạng sóng ngõ ra và giải thích sự khác nhau so với khi không có tụ C1

Dạng sóng ngõ ra khi nối tụ vào gần như là đường thăng, nguyên nhân là do khi có tụ điện thì tụ điện được nạp khi điện áp tăng và khi điện áp giảm thì tụ điện xả để duy trì điện áp qua tải được ôn định Nhờ tác dụng lọc của tụ mà dạng sóng ở ngõ ra phẳng hơn

D9 Dùng 2 VOM do điện áp vào và điện áp ra

Khi Ip=5 mA thi sé chi cia Volt kế là 2,917 V

Sau khi kết nối tải R4, số chỉ của Miliampe là 8,97 mA song song với Zener thì số chỉ của volt kế sẽ là 2,917 V

Quan sát : Số chi trên Miliampe kế tăng nhưng số chỉ trên Volt kế lại không khá nhiễu

Nguyên nhân là do với điều kiện của thí nghiệm này, điode zener đã đạt trạng thái ôn áp do dòng điện đã đạt giá trị ôn áp tối thiêu nên điện áp giữa hai đầu diode zener ôn định ở mức điện áp áp Đối với Miliampe kế thì Miliampe kế lúc này đang hiển thị cường độ dòng điện trong cá mạch, tức là là tống của

cả dong dién qua diode zener và tai nên lúc này Miliampe kế hiển thị giá trị lớn hơn ban đâu khi chỉ có dòng điện qua diode zener

Vin= 13,42 V

Vin theo ly thuyét dé mat én ap:

Xét mạch ta có : trong đó và (với điều kiện là Zener 6n áp, Vz không đôi )

Suy ra:

Vì Vụ là hàm đồng biến với I, và các thành phần còn lại là không đổi nên với điều kiện la diode zener 6n

áp là ngay khi đạt giá trị điện áp V¿ nên điện áp Vị, nhỏ nhất để diode zener vẫn ôn áp theo lý thuyết :

> Năm được cách sử dụng kít thí nghiệm, dụng cụ đo

> Nam được đặc tính các linh kiện BJT loại npn, pnp

> Khao sát mạch khuếch đại, mạch đóng/ngắt dùng BỊT

CHUAN BI:

> Chuan bi bai prelab

> Xem lại cách sử dụng cac céng cu do VOM, DVM va Oscilloscope (dao d6ng ky - ddk)

Dua VOM vé ché dé do diode Do dién áp giữa các chân của BỊT trong khối I và II và ghi nhận vào

Diém do P1-P2 P2-P1 P1-P3 P3-P1 P2-P3 P3-P1 Giá trị 0,729 0 0 0 0 1,464

- Giải thích: P2-P3 và P3-P2 déu khéng cé gid tri > P2 va P3 la C va E

Đọc xem điện trở RI có giá trị là bao nhiêu và kiêm chứng lai bang VOM

R1 = 100045% O (gia tri doc)

Ib 10uA | 15uA | 20uA | 25uA | 30uA | 35uA | 40uA | 45uA | 50uA

Ie (mA) 3,55 | 5,18 | 667 | 813 | 8,93 8,99 9,05 9,09 9,1 Vee (V) 5,88 | 4,15 | 2,66 108 | 0261 | 0,19 | 0,168 | 0,155 | 0,145

> Với Ib trong khoảng nảo thi transistor dẫn khuếch đại? Khi đó hạ là bao nhiêu?

- Với Ib trong khoảng 10 ~ 30 uA thì transistor dẫn khuếch đại với h„ khoảng 355

> Khi dùng transistor làm nhiệm vụ dong/ngat, 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 chuyên sang chế độ bão hoà và cho dòng điện đi qua

THÍ NGHIỆM 3

Mục tiêu

> Khảo sát các miền hoạt động tắt/khuếch đạt/bão hòa của BỊT pnp

Chuẩn bị

VOM do dong Ic 6 tam mA, va 1 VOM do dién ap Vee

Hinh 4 So dé két néi trén module thi nghiém phan BUT pnp

Tién hanh

> Với Ib trong khoảng nảo thi transistor dẫn khuếch đại? Khi đó hạ là bao nhiêu?

- Với Ib trong khoảng 10 ~ 50uA thì transistor dẫn khuếch đại với h„ khoảng 224

> Nếu thay vì đặt tải (điện trởrled) ở cực C, ta đặt ờ cực E như hình sau Khi đó BỊT 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)

ut transitor PNP co bão hoa thi dién ap tai cuc B phải đủ thap hơn cực E,

LED

theo sơ đồ như hình ta có điện áp tại B tương đương hoặc lớn hơn điện

Mo áp tại cực C, mả 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

» Khao sat đặc tuyén vao cua BJT npn

Chuan bi

> 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 nói như hình vẽ.

sau Trong quá trình thí nghiệm lưu ý giit Vex cé định là 2V

quá trình thí nghiệm lưu ý giữ Vœ có định là 4V

ih

he

các khoảng còn lại Var tăng nhanh, với trường hợp Veg =4V, khi la trong khoảng I0-20uA, Vạz tăng chậm, khi Istrong khoảng 20-50uA, Vaz tăng nhanh

Điền các giá trị trong img cua dong Ic

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

Tương quan giữa ba đặc tuyến: Nếu Ie=Veœ) thì Ic (Is=30 HUÃ)>Icds=25wA)> Ic(s=20uùA) Dựa vào đồ thị Vee[0;0,3] là miền bão hoà Chọn đường Is=20uA, lấy gần đúng