Báo cáo thí nghiệm vật lí bán dẫn

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.. Điện áp không tăng cùng lúc với cường độ dòng điện mà nó cần thời gian để p

ĐẠI HOC QUOC GIA TP.HO CHI MINH

TRUONG DAI HOC BACH KHOA

BÀI TN 1

MỤC TIỂU:

> Nam được cach str 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

> Đọc và kiêm chứng giá trị điện trở

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?

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 CI là 100nE 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

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

- _ Khi tăng tân số tín hiệu vào thì biên độ trên tụ giảm, và khi giảm tan số tín hiệu vào thì biên độ

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 dương vô

cùng Đặc tính này được ứng dụng trong các mạch truyền tín hiệu

Chuyên tín hiệu Vin thành xung vuông tân 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

> 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 C6: mV

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

> Đọc gia tr in trén tu C6 Gia tri va dién ap tối da theo ly thuyét cua C6 la bao nhiéu?

> Quan sát điện áp 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

> Tir do, gia tri LS bang bao nhiéu? Trinh bay cach tính

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

Khi tăng/giảm tân số tín hiệu vào thì biên độ trên L5 thay đổi như thể nào? Giải thích

Khi tăng/giảm tân số tín hiệu vào thì biên độ trên L5 cũng tăng/giảm tương ứng

Giải thích: ta có và

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

Mà Z, tỉ lệ thuận với f nên khi tăng/giảm tân số tín hiệu vào thì biên độ trên L5 cũng tăng/giảm tương ứng

MỤC TIỂU:

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

» Nam duge dac tinh cac linh kién diode chỉnh lưu, LED phát quang va diode zener

> Thiết lập được mach ôn áp đơn giản

CHUAN BI:

> Chuan bi bai prelab

> Xem lại cách sử dụng cac dung cu do VOM, oscilloscope, may phat song

os SEMI IDUCTOR DEVICES

‘p< LAB III (Diode & \Zener

Dùng 1 VOM ở chế độ đo điện áp đo điện áp vào Vin, một VOM khác đo điện ap 2 dau diode Nếu như thiếu VOM thì có thê dùng 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

>_ Xác định điện áp ngưỡng cua diode

Điện áp ngưỡng của diode là 0,36 V

>_ Lặp lại thí nghiệm cho Led D2

Điện áp ngưỡng của D2: 1,4 V

> Lặp lại thí nghiệm cho Led D3

> Kétndéi nguén dién thay déi 0-20V vao diode D8 va dién tré R2 nhw hinh vé, Ding 1 VOM ở chế độ

do điện áp do điện áp trên R2 (VR2), một VOM khác đo điện áp 2 dau diode Vd

Kiểm tra

_ Giá trị R2 là: 21,20 KO

> Chinh dién ap Vin về vị trí nhỏ nhất rồi bật nguồn

> Tang dan Vin, quan sát Vd và ghi các giá trị đo được vào bang sau

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

VR2(V) | 1,875 | 3,750 | 5,585 | 7,850 | 9,81 11,78 | 13,74 | 15,70 | 1766

Id (uA) 1,264 2,514 3,759 5,458 6,816 8,16 9,509 10,88 12,25

> Nhan xét về điện trở của diode trong mién nguoc:

Trong miễn ngược diode có điện trở rất lớn

Dòng điện ngược bão hòa Is bằng bao nhiêu: 4,48.102', ( với n = 1,76869)

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

với bảng đo đã thực hiện ở trên, coi nhiệt độ phòng là 30°C

Vin (V) 2 4 6 8 10 12 14 16 18 Id(mA) | 0,28 2,19 4,14 612 |81 10,08 | 12,07 |14,06 | 16,04 Vd(V) 1711 |1,802 |183§ |1,864 |1,884 |1903 |1918 |1932 | 1,945

Id(theory) | 2,86.10 | 2,23.10 | 5,06.10 | 9,1.10° | 0,01 0,02 0,03 0,04 0,06

-3 -3 -3

> Chỉnh máy phát sóng phát ra song sine, tần số IKhz, biên độ 4Vp-p Quan sát kênh l dao động ký để

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

và cathode lớn hơn điện áp ngưỡng của diode thì diode mới dẫn, với

> Noi ngé ra vao tụ C1 Vé lai dạng sóng ngõ ra và giải thích sự khác nhau so với khi không có tụ C1

Nguyên nhân sóng ngõ ra có giá trị đỉnh 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 bản kì, giữa hai đầu chỉnh lưu câu đều phải có

sụt áp lớn hơn hai lần điện áp ngưỡng của mỗi diode thì điode mới dẫn, cho nên

` 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

D9 Dung 2 VOM do dién áp vào và điện áp ra

Sau khi kết nối tải R4, số chỉ của Miliampe 1a 9mA song song với Zener thì số chỉ của volt kế sẽ là 2,9 V Quan sát : Số chi trên Miliampe kế tăng nhưng số chi trén 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 đòng 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 tông của

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

dòng điện qua diode zener

Vin= 14 V

Vin theo lý thuyết để mất ôn áp:

Xét mạch ta có : trong đó và (với điều kiện là Zener ôn áp, Vz không đổi )

Suy ra:

Vì Vị là hàm đồng biến với I, và các thành phân còn lại là không đổi nên với điều kiện là diode zener ôn

áp là ngay khi đạt giá trị điện áp Vz nên điện áp Vạ nhỏ nhất dé diode zener van 6n ap theo lý thuyết :

BÀI TN 3

KHẢO SÁT BỊT MỤC TIỂU:

> Nam duoc cach su dung kit thí nghiệm, dụng cụ đo

> Nam được đặc tinh 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 déng ky - ddk)

>» Ding VOM do va kiém tra BIT 6 module 1 va 2, phan BJT

Ql Base Collector Emitter N-P-N Tốt

Q2 Collector Base Emitter P-N-P Tốt

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

RI = 1000 © (giá trị đọc)

R1 = 990 Q (giá trị đo)

VOM do dong Ic 6 tam mA, va 1 VOM đo điện áp Vce

> V6i Ib trong khoang nao thi transistor dan khuếch đại? Khi đó hạ là bao nhiêu?

- Với Ib trong khoảng 10 ~ 25uA thì transistor dẫn khuếch đại véi hg khoang 316

>_ 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 ngất Vì khi không có dòng điện thích hợp

vào Base thì transistor ngắt và không cho đòng 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 BJT pnp

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

VOM do dong Ic 6 tam mA, va 1 VOM đo điện áp Vce

Hình 4 Sơ đồ kết nếi trên module thí nghiệm phần BUT pnp

> Van bién tro VR3 vẻ mức lớn nhất

> Với Ib trong khoang nao thì transistor dẫn khuếch đại? Khi đó hạ là bao nhiêu?

vee - Với Ib trong khoảng 10 ~ 25uA thì transistor dẫn khuếch đại với h„ khoảng 228,5

LED

Néu thay vi dat tai (dién trot+led) 6 cy C, ta đặt ờ cực E như hình sau

tn — 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)

BỊT 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

> Chinh biến trở VR2 vẻ vị trí nhỏ nhất

> Kết nối nguồn điện 5V vào mạch cấp nguồn dòng, nguồn điện thay đôi 0-5V vào hai cực C-E của Q2

Các VOM kết nói như hình vẽ

sau Trong quá trình thí nghiệm lưu ý giữ Ve có định là 2V

quá trình thí nghiệm lưu ý git Vce 6 dinh là 4V

chậm, khi Istrong khoảng 20-50uA, Vaz tăng nhanh

các khoảng còn lai Vege tang

Điền các giá trị trong img cua dong Ie

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

Tương quan giữa ba đặc tuyến: Nếu Ic=f(Vce) thi Ic (Is=30wA)>lc(Is=25 HÃ)> Ic(s=20uụA) Dựa vào đồ thị Vez[0;0,3] là miền bão hoà Chọn đường Is=20uA, lấy gần đúng

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

» Dùng kênh I dao động ký đo dạng sóng Vs, kênh 2 đo dạng sóng tại cực C của Q3

> Bật nguồn Chính biến trở VR8 để Ve:= 6V

dạng sóng ngõ ra bị méo dạng ở I đầu hình sine, chỉnh biến trở R8 để thay đôi phân cực sao cho đạt max swing Vé dạng sóng v; và vee trên cùng hệ tọa độ

12V

Swing Kiêm chứng lại so với lý thuyết

- Độ lợi tại max-swing: he