Olympic lý Sinh viên toàn quốc 2015thí nghiệm

BỘ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO HỘI VẬT LÍ VIỆT NAM Olympic Vật lý sinh viên Toàn quốc lần thứ XVIII Đề thi THỰC NGHIỆM (Thời gian làm 180 phút) XÁC ĐỊNH ĐIỆN TÍCH ĐIỆN TỬ VÀ ĐẶC TRƯNG LÀM VIỆC CỦA TRANZITOR I Cơ sở lý thuyết Cấu trúc tranzitor lưỡng cực phát minh William Shockley phòng thí nghiệm Bell vào năm 1948 Một năm sau, John Bardeen Walter Brattain lần ứng dụng cấu trúc chế tạo thành tranzitor (Họ trao giải Nobel vật lý năm 1956) Cấu trúc tranzitor bao gồm ba lớp bán dẫn pha tạp, lớp mỏng pha tạp trái dấu với hai lớp bên Về phương diện cấu tạo, transistor tương đương với hai điốt đấu ngược chiều Do kiểu xếp lớp pha tạp nên hình thành hai loại tranzitor tranzitor thuận PNP tranzitor nghịch NPN có ký hiệu hình vẽ Ba lớp bán dẫn nối thành ba cực Lớp mỏng có nồng độ tạp chất thấp gọi cực gốc (ký hiệu B - Base) Hai lớp bán dẫn bên nối thành cực phát (Emitter ) viết tắt E, cực thu hay cực góp (Collector ) viết tắt C Vùng bán dẫn E C có loại bán dẫn (loại N hay P) có kích thước nồng độ tạp chất khác nên không hoán vị cho Tiếp giáp P-N cực phát (E) cực gốc (B) gọi JE, cực góp (C) cực gốc (B) JC Khi JE phân cực thuận, JC phân cực ngược tranzitor hoạt động miền tích cực thường ứng dụng để khuếch đại tín hiệu Theo lý thuyết bán dẫn chuyển tiếp P-N phân cực thuận (cực dương, dòng điện tức thời I chạy qua lớp chuyển tiếp P-N quan hệ với điện áp tức thời U đặt hai đầu chuyển tiếp eU dạng I  I (e kT  1) với T nhiệt độ tuyệt đối mối P-N, k  1,38.1023 J / K số Boltzmann; I0 dòng điện bão hòa chuyển tiếp P-N phân cực ngược; e điện tích điện tử Trong thí nghiệm này, việc khảo sát đặc trưng điện lớp chuyển tiếp PN đặc trưng tranzitor ta xác định thông số làm việc tranzitor xác định độ lớn điện tích điện tử coi biết trước số Boltzmann II Dụng cụ thí nghiệm - Hộp thí nghiệm có sơ đồ đấu linh kiện chốt cắm hình vẽ 01 đồng hồ đo điện sử dụng vôn kế có kèm sẵn dây đo 02 điện trở R1 R2 biết trước giá trị 03 dây nối Lưu ý: - Trước bật nguồn điện cần kiểm tra lại chân cắm đồng hồ thang đo Khi đo thang đo nhỏ cần phải cẩn trọng tránh gây hư hỏng đồng hồ Không bao giở chuyển thang đo có điện đầu đo III Yêu cầu thí nghiệm Khảo sát đặc trưng I-V lớp chuyển tiếp p-n chân B C tranzitor để xác định loại tranzitor (5 điểm) Xác định giá trị điện tích điện tử (20 điểm) Xác định hệ số khuếch đại giới hạn làm việc tuyến tính tranzitor (5 điểm) ... cẩn trọng tránh gây hư hỏng đồng hồ Không bao giở chuyển thang đo có điện đầu đo III Yêu cầu thí nghiệm Khảo sát đặc trưng I-V lớp chuyển tiếp p-n chân B C tranzitor để xác định loại tranzitor