Степаненко И. П. Основы микроэлектроники icon

Степаненко И. П. Основы микроэлектроники



НазваниеСтепаненко И. П. Основы микроэлектроники
Дата конвертации31.08.2012
Размер69.68 Kb.
ТипЛабораторная работа

ПРЕДИСЛОВИЕ

Ускорение научно-технического прогресса и повышение экономической эффективности промышленного производства в значительной степени определяются степенью автоматизации производственных процессов, совершенством технологии производства и сокращением сроков внедрения новых разработок. Все это не может быть достигнуто без использования современных средств электронной техники.

Особенностью современного этапа развития техники является интенсивное внедрение все более сложных полупроводниковых и микроэлектронных устройств. Схемотехника электронных устройств непрерывно изменяется и усложняется по мере развития микроэлектроники. Это требует от специалистов знаний не только параметров интегральных микросхем, их строения, но и происходящих в них процессов.

Целью курса "Основы радиоэлектроники" является изучение основных типов, полупроводниковых приборов, а также особенностей построения и расчета различных электронных и микроэлектронных схем с требуемыми техническими характеристиками. Лабораторный практикум призван закрепить и углубить полученные студентами теоретические знания, а также привить специфические навыки практической работы с электронными устройствами.

По каждой лабораторной работе студент должен оформить отчет, содержащий следующие материалы:

1) цель работы;

2) электрические схемы исследуемых устройств;

3) результаты расчетного задания;

4) полученные экспериментальные данные (таблицы, графики, осциллограммы и т.д.) в соответствии с рабочим заданием.


Лабораторная работа № 1-1

^ ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ

Цель работы

Осциллографическим методом исследуются статические характеристики полупроводниковых приборов. По полученным характеристикам вычисляются параметры полупроводниковых приборов.

^ БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Степаненко И.П. Основы микроэлектроники. – М.: Советское радио, 1980.

2. Титце У, Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. -М.:Мир, 1982.

3.Игумнов Д.В., Костюнина Г.П. Полупроводниковые усилительные устройства непрерывного действия. - М.: Радио и связь, 1997.
^

Описание лабораторной установки


Принцип действия лабораторной установки (рис.1) заключается в следующем.
На входные зажимы усилителя горизонтального отклонения (вход X) регистрирующего осциллографа подается напряжение с испытуемого полупроводникового прибора, на входные зажимы усилителя вертикального отклонения (вход У) -напряжение, пропорциональное току в цепи с испытуемым полупроводниковым прибором. Для этого используется специальный резистор Rизм-10 Ом.

На испытуемый полупроводниковый прибор подается развертывающее напряжение от генератора пилообразного (линейно изменяющегося) напряжения (ГПН) соответствующей полярности. В результате в каждый момент времени горизонтальное и вертикальное отклонения луча осциллографа определяется мгновенными значениями напряжения и тока испытуемого полупроводникового прибора. За период действия развертывающего напряжения луч осциллографа вычерчивает на экране кривую, соответствующую исследуемой статической характеристике.

Необходимый масштаб развертки по вертикали выбирают путем изменения величины усиления усилителя вертикального отклонения осциллографа:"Усиление" по "У" 1:1 или 1:10. Масштаб развертки по горизонтали выбирают путем изменения усиления усилителя горизонтального отклонения: "Усиление" по "X" 1:1 или 1:10.

Для одновременного наблюдения семейства выходных вольтамперных характеристик ВАХ транзисторов их входное напряжение или входной ток задаются ступенчато, для чего служит генератор ступенчатого напряжения (ГСН). Величина приращения (ступеньки) ГСН соответствует изменение напряжению на 1,2В или тока на 1,2 мА.

Генератор "ступенек" работает строго синхронно с импульсами развертывающего напряжения ГПН, которые синхронизированы генератором синхроимпульсов (ГСИ). При этом каждая из выходных характеристик семейства транзисторов соответствует определенному входному току Iб или Iэ (в биполярных транзисторах) или определенному входному напряжению Uзи (в полевых транзисторах).

Следует иметь в виду, что наблюдение статических характеристик на лабораторной установке производится в импульсном режиме. Поэтому частота ступенек ГСН должна быть больше предельной частоты, при которой человеческий глаз начинает реагировать на мерцание (16 Гц), а предельная частота сигналов ГПН должна быть меньше той частоты, при которой начинают влиять паразитные емкости, исследуемых полупро-водниковых приборов, схемы, приводящие к петлеобразной форме наблюдаемых характеристик. Чаще всего ГСН имеет частоту (50300) Гц.

Число характеристик на экране осциллографа соответствует числу уровней за один период работы ГСН, а длительность одной ступени соответствует периоду работы ГПН.

Отсюда следует, что если число характеристик транзистора в семействе составляет n, то частота работы ГПН должна быть в n раз больше частоты сигналов ГСН. В лабораторной установке ГСН имеет частоту 50 Гц, поэтому частота ГПН при n=4 составляет 200Гц.

Переключатель П1 лабораторной установки позволяет подключать соответствующий испытуемый полупроводниковый прибор к схеме измерения. В работе исследуются следующие полупроводниковые приборы: германиевые и кремниевые диоды (Д9А, Д220), опорные диоды (стабилитроны) (2С168А, 2С133А), биполярный транзистор (МП41), полевой транзистор с управляющим р-n переходом (КП103М) и МДП-транзистор (КП305В).

Погрешность измерения характеристик осциллографическим методом лежит в пределах +(10-20)%. Общая погрешность измерений складывается из погрешностей связанных с нелинейностью пилообразного напряжения, нелинейными искажениями в усилителях; погрешностей, вызванных электронно-лучевой трубкой (влиянием толщины линии на экране трубки, погрешность из-за параллакса и ограниченной точности отсчета на сетке экрана). Следует иметь в виду, что величина некоторых погрешностей в значительной степени зависит от тщательности проведения измерений. Например, погрешность считывания может быть уменьшена установкой как можно более тонкой линией на экране и учетом параллакса. Остальные погрешности можно снизить соответствующей калибровкой прибора, осуществляемой непосредственно перед измерением.


Рабочее задание


1. Записать паспортные данные исследуемых полупроводниковых приборов.

2. Подготовить лабораторную установку для снятия ВАХ исследуемых приборов. Для этого:

а) переключателем П1 выбрать испытуемый полупроводниковый прибор;

б) переключателями ГСН и ГПН выбрать соответствующие полярности напряжений, необходимых для обеспечения активного рабочего режима работы исследуемого полупроводникового прибора;

в) ручками смещения по "X" и "У" и тумблерами "Усиление" по "X" и "Усиление" по "У" расположить наблюдаемую характеристику в поле экрана. При этом масштаб наблюдаемой характеристики будет соответствовать положениям тумблеров по оси "Х" и "У": "Усиление" по "Х" 1:1 - 0,12В, 1:10 - 1,2 В ,"Усиление" по "У" 1:1 – 2мА, 1:10 - 20 мА.

3. Снять следующие ВАХ исследуемых полупроводниковых приборов:

а) прямые ветви ВАХ диодов Iд=f(Uд). Установить переключатель П1 в положении 1,2.Положению 1 переключателя П1 соответствует ВАХ диода Д220, положению 2 ВАХ диода Д9А.

Снятые ВАХ диодов изобразить семейством в одних координатах с указанием типа полупроводникового прибора. Они должны быть расположены в I квадранте декартовой системы координат.

б) вольтамперные характеристики опорных диодов (стабилитронов) Iст=f(Uст). (2С133А - переключатель П1 в положении 3; 2С168А - переключатель П1 в положении 4;

Характеристики распологаются семейством в III квадранте.

в) семейства выходных коллекторных характеристик Iк=f(Uкэ) при Iб=const и Iк=f(Uкб) при Iэ=const биполярных транзисторов при включении по схеме с ОЭ (П1 в положении 5) и по схеме с ОБ (П1 в положении 6). Характеристики выполняются отдельно и располагаются в I квадранте

При этом приращение каждой ступени ГСН тока Iб в лабораторной установке для схемы ОЭ соответствует 1,2 мА, а для схемы ОБ приращение тока Iэ - 21 мА;

г) семейства входных характеристик Iб=f(Uбэ) при Uкэ=const и Iэ=f(Uэб) при Uкб=const биполярного транзистора при включении с ОЭ (П1 в положении 7) и ОБ (П1 а положении 8) при двух значениях напряжений Uкэ и Uкб (переключатель П2 в положении I Uкэ=Uкб = 0, в положении 2 Uкэ = Uкб= -5 В); ВАХ изобразить семейством при различных включениях биполярного транзистора.

д) семейство выходных стоковых характеристик Iс=f(Uси) при Uзи=const полевого транзистора с управляющим р-n переходом (П1 в положении 9). Так как транзистор работает в режиме обеднения, то максимальный ток стока Ic будет при Uзи=0. Приращение напряжения Uзи для каждой ступени ГСН здесь и в следующем пункте равно 1,2 В;

е) семейство выходных стоковых характеристик Iс=f(Uси) при Uзи=const МДП-транзистора со встроенным каналом (П1 в положении 10). Снимается только при Uзи>0, в режиме обогащения. По этому минимальный ток стока Iс будет при Uзи=0

4. Рассчитать по снятым ВАХ полупроводниковых диодов статические и дифференциальные сопротивления для номинального режима.

5. Определить дифференциальные сопротивления стабилитронов rдст.

6. Рассчитать по снятым ВАХ биполярных транзисторов параметры для схем включения ОЭ и ОБ в выбранной рабочей точке (типовой режим их работы).

7. Вычислить по снятым ВАХ полевых транзисторов крутизну S и дифференциальное сопротивление канала rc в выбранной рабочей точке.









Похожие:

Степаненко И. П. Основы микроэлектроники iconРаспоряжение Правительства РФ от 29 октября 2009 г. N 1578-р (с изменениями от 8 сентября 2010 г.)
Основы религиозных культур и светской этики, включающего основы православной культуры, основы исламской культуры, основы буддийской...
Степаненко И. П. Основы микроэлектроники iconЛогойко А. Черемушкин Г. Сычев А. Степаненко Д. Фомин А. Жужин А

Степаненко И. П. Основы микроэлектроники iconСтепаненко Ольга Павловна
Стрежевской филиал зао «Сибирская сервисная компания», Томская обл., г. Стрежевой
Степаненко И. П. Основы микроэлектроники iconЧто будут изучать ваши дети? Учебный курс «Основы религиозных культур и светской этики»
Учебный курс «Основы религиозных культур и светской этики» состоит из 6 модулей: основы православной культуры, основы исламской культуры,...
Степаненко И. П. Основы микроэлектроники iconДокументы
1. /Контактные устройства для контроля изделий микроэлектроники.pdf
Степаненко И. П. Основы микроэлектроники iconДокументы
...
Степаненко И. П. Основы микроэлектроники iconТеоретические основы инженерной геологии
Теоретические основы инженерной геологии. Механико-математические основы/Под ред акад. Е. М. Сергеева.— М.: Недра, 1986. 254 с.,...
Степаненко И. П. Основы микроэлектроники iconТест по теме «Основы логики и логические основы компьютера»
Электронной логической схемы, которая реализует элементарную логическую функцию – это …
Степаненко И. П. Основы микроэлектроники iconИнформация для родителей об особенностях курса «Основы религиозных культур и светской этики» в 2011 – 2012 учебном году Организационно-управленческие основы введения нового комплексного учебного курса «Основы религиозных культур и светской этики»
Организационно-управленческие основы введения нового комплексного учебного курса «Основы религиозных культур и светской этики»
Степаненко И. П. Основы микроэлектроники iconДокументы
1. /21.ОСНОВЫ КОММУНИСТИЧЕСКОЙ ИДЕОЛОГИИ И СОВРЕМЕННОСТЬ (Word)/Введение.doc
2....

Разместите кнопку на своём сайте:
Документы


База данных защищена авторским правом ©podelise.ru 2000-2014
При копировании материала обязательно указание активной ссылки открытой для индексации.
обратиться к администрации
Документы

Разработка сайта — Веб студия Адаманов