ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

BÁO CÁO
THÍ NGHIỆM VẬT LÍ BÁN DẪN
GV: Nguyễn Phạm Minh Luân

L10 – Nhóm 8.
Phan Sơn Phúc.
Võ Thị Kim Anh.
Hồ Việt Anh.


BÀI TN 1
KHẢO SÁT LINH KIỆN R-L-C
MỤC TIÊU:
Nắm được cách sử dụng kit thí nghiệm, dụng cụ đo.
Nắm được đặc tính các linh kiện điện trở, tụ điện, cuộn cảm
Thiết lập được mạch đo đơn giản cho tụ điện, cuộn cảm

CHUẨN BỊ:
Chuẩn bị PreLab và nộp cho giáo viên trước khi vào lớp

THÍ NGHIỆM 1


Mục tiêu
Đọc và kiểm chứng giá trị điện trở.
Yêu cầu
Đọc giá trị của các điện trở R1, R2, R3, R4 theo vịng màu, sau đó kiểm chứng giá trị thực của R1, R2,

R3, R4, R6, R7 bằng VOM.
Đo giá trị của biến trở VR5
Các kết quả điền vào bảng 1
R1
Đọc Ω

220±5
%Ω

Đo Ω

215 Ω

Sai số

2,27%

Kiểm tra
Xác định sai số giữa kết quả đọc và đo. Sai số này có đúng với vịng màu sai số của điện trở hay
khơng
THÍ NGHIỆM 2
Mục tiêu
Khảo sát mạch R-C, từ đó suy ra giá trị tụ điện
Yêu cầu
Kết nối máy phát sóng và oscilloscope như sau:

Kiểm tra
Chỉnh máy phát sóng phát ra sóng sine, tần số 10Khz, biên độ 2Vp-p. Quan sát kênh 1 dao động ký
để có dạng sóng chính xác.



Quan sát điện áp trên tụ C1 trên dao động ký.
Biên độ điện áp trên tụ C1 là bao nhiêu?

-

Biên độ điện áp trên tụ C1:

Từ đó, giá trị C1 bằng bao nhiêu? Trình bày cách tính.

Giá trị in trên C1 là bao nhiêu? Từ đó 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
Vẽ lại dạng sóng ngõ vào và trên tụ C1. Hai sóng này có tương quan về phase như thế nào? Giải
thích.


-

Nhận xét: Sóng ngõ ra trên tụ C1 trễ phase hơn sóng ngõ vào. Khi có dịng xoay chiều đi vào tụ
điện, dịng 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 dịng 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 dịng điện.

Khi tăng/giảm tần số tín hiệu vào thì biên độ trên tụ thay đổi như thế nào? Giải thích

-

Khi tăng tần số tín hiệu vào thì biên độ trên tụ giảm, và khi giảm tần số tín hiệu vào thì biên độ
trên tụ tăng.


-

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

Chuyển tín hiệu Vin thành xung vng tần số 1Khz, biên độ 2V. Vẽ dạng sóng Vin và dạng sóng
trên tụ điện. Giải thích

-

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


THÍ NGHIỆM 3
Mục tiêu
Lặp lại thí nghiệm 3 để đo giá trị tụ C6.
Yêu cầu
Kết nối R2 với tụ C6.
Kiểm tra
Chỉnh máy phát sóng phát ra sóng sine, tần số 10Khz, biên độ 2Vp-p. Quan sát kênh 1 dao động ký
để có dạng sóng chính xác.
Quan sát điện áp trên tụ C5 trên dao động ký.
Biên độ điện áp trên tụ C5 là bao nhiêu?

-

Biên độ điện áp trên tụ C6: 312mV


Từ đó, giá trị C6 bằng bao nhiêu? Trình bày cách tính.

Đọc giá trị in trên tụ C5. Giá trị và điện áp tối đa theo lý thuyết của C5 là bao nhiêu?


-

Giá trị in trên tụ C5 là 111. V=0,283.

THÍ NGHIỆM 4
Mục tiêu
Khảo sát mạch R-L, từ đó suy ra giá trị cuộn cảm
Yêu cầu
Kết nối máy phát sóng như sau. Dùng kênh 1 của oscilloscope đo dạng sóng Vin, kênh 2 đo dạng
sóng trên L5

Kiểm tra
Chỉnh máy phát sóng phát ra sóng sine, tần số 1khz, biên độ 2Vp-p. Quan sát kênh 1 dao động ký để
có dạng sóng chính xác.
Quan sát điện áp trên cuộn dây L5 trên dao động ký.
Biên độ điện áp trên cuộn dây L5 là bao nhiêu?

-

Biên độ điện áp trên cuộn dây: mV

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



Vẽ lại dạng sóng ngõ vào và trên L5. Hai sóng này có tương quan về phase như thế nào? Giải thích

-

Nhận xét: Sóng ngõ ra ở L5 có pha sớm hơn sóng ngõ vào. Khi có dịng 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 dần theo dòng điện thì trong cuộn dây cũng sinh ra dịng điện cảm ứng để
chống lại sự tăng dần đó. Khi dịng điện giảm, từ trường giảm thì cũng có một dịng điện cảm ứng
sinh ra để chống lại sự giảm đó. Vì vậy trong cuộn dây, dịng điện trễ pha hơn so với điện áp.

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

-

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

-

Giải thích: ta có và
Khi ZL tăng thì UL cũng tăng và ngược lại, khi Z L giảm thì UL cũng giảm do Uin và R là cố
định. Mà ZL tỉ lệ 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


MỤC TIÊU:
Nắm được cách sử dụng kit thí nghiệm, dụng cụ đo.
Nắm được đặc tính các linh kiện diode chỉnh lưu, LED phát quang và diode

zener Thiết lập được mạch ổn áp đơn giản

CHUẨN BỊ:
Chuẩn bị bài prelab
Xem lại cách sử dụng các dụng cụ đo VOM, oscilloscope, máy phát sóng

THÍ NGHIỆM 1
Mục tiêu
Khảo sát đặc tính diode trong miền thuận.


Yêu cầu

Kết nối nguồn điện thay đổi 0-20V vào diode D1, dùng VOM ở chế độ đo mA kết nối D1 và R1.
Dùng 1 VOM ở chế độ đo điện áp đo điện áp vào Vin, một VOM khác đo điện áp 2 đầu diode. Nếu
như thiếu VOM thì có thể dùng 1 VOM đo điện áp Vin rồi sau đó đo điện áp trên diode.
Kiểm tra
Chỉnh điện áp Vin về vị trí nhỏ nhất rồi bật nguồn.
Tăng dần Vin và ghi các giá trị đo được vào bảng sau
Vin (V)

2

Id (mA)

1,39

Vd (V)

0,60


Vẽ đặc tuyến thuận của diode


Xác định điện áp ngưỡng của diode
Điện áp ngưỡng của diode là 0,68 V.
Lặp lại thí nghiệm cho Led D2.
Vin (V)

2

Id (mA)

0,28

Vd2 (V)

1,713

Điện áp ngưỡng của D2: 1,961 V.
Lặp lại thí nghiệm cho Led D3.
Vin (V)

2

Id (mA)

0

Vd2 (V)


2

Điện áp ngưỡng của D3: 2,624 V.
THÍ NGHIỆM 2
Mục tiêu


Khảo sát đặc tính diode trong miền ngược.
Yêu cầu
Dùng VOM đo giá trị điện trở R2.

Kết nối nguồn điện thay đổi 0-20V vào diode D8 và điện trở R2 như hình vẽ,. Dùng 1 VOM ở chế
độ đo điện áp đo điện áp trên R2 (VR2), một VOM khác đo điện áp 2 đầu diode Vd.
Kiểm tra
Giá trị R2 là: 22 KΩ
Chỉnh điện áp Vin về vị trí nhỏ nhất rồi bật nguồn.
Tăng dần Vin, quan sát Vd và ghi các giá trị đo được vào bảng sau

Vd (V)

2

VR2 (V)

1,875

Id (µA)

1,264


Nhận xét về điện trở của diode trong miền ngược:


Trong miền ngược diode có điện trở rất lớn
Dịng điện ngược bão hòa Is bằng bao nhiêu: -6,469. ( với n = 1,76869)
Dùng dịng điện ngược bão hịa đã có, kiểm chứng lại dòng điện thuận theo lý thuyết của diode D1
với bảng đo đã thực hiện ở trên, coi nhiệt độ phịng là 30oC.
Vin (V)

2

Id (mA)

1,39

Vd (V)

0,60

Id(theory)

1,46

(mA)
THÍ NGHIỆM 3
Mục tiêu
Khảo sát các mạch chỉnh lưu bán kỳ.
Yêu cầu


Kết nối máy phát sóng vào D1 và R1 như sau. Chỉnh máy phát sóng chọn ngõ ra là sine, tần số
1Khz, biên độ 4Vp-p.

Dùng kênh 1 của dao động ký đo dạng sóng ngõ vào, kênh 2 đo dạng sóng hai đầu R1.
Kiểm tra


Chỉnh máy phát sóng phát ra sóng sine, tần số 1Khz, biên độ 4Vp-p. Quan sát kênh 1 dao động ký
để có dạng sóng chính xác.
Vẽ dạng sóng ngõ vào và dạng sóng ngõ ra trên R1.

Giá trị đỉnh của sóng ngõ ra là bao nhiêu? Giải thích
Giá trị đỉnh của sóng ngõ ra là 1,4V.
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
Nối ngõ ra vào tụ C1. Vẽ lại dạng sóng ngõ ra và giải thích sự khác nhau so với khi khơng có tụ C1.


Dạng sóng ngõ ra khi nối tụ vào tải phẳng hơn khi khơng có tụ, ngun 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 ổn
định. Nhờ tác dụng lọc của tụ mà dạng sóng ở ngõ ra phẳng hơn
THÍ NGHIỆM 4
Mục tiêu
Khảo sát các mạch chỉnh lưu tồn kỳ.
u cầu
Kết nối máy phát sóng vào D1 và R1 như sau. Chỉnh máy phát sóng chọn ngõ ra là sine, tần số
1Khz, biên độ 4Vp-p.


Dùng kênh 2 đo dạng sóng hai đầu R1, lưu ý tháo probe kênh 1 ra khỏi mạch.

Kiểm tra
Chỉnh máy phát sóng phát ra sóng sine, tần số 1Khz, biên độ 4Vp-p. Quan sát kênh 1 dao động ký
để có dạng sóng chính xác.
Vẽ dạng sóng ngõ vào và dạng sóng ngõ ra trên R1.Giá trị đỉnh của sóng ngõ ra là bao nhiêu? Giải

thích
Giá trị đỉnh của sóng ngõ ra là 1,4V.
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 bán kì, giữa hai đầu chỉnh lưu cầu 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 C1. Vẽ lại dạng sóng ngõ ra và giải thích sự khác nhau so với khi khơng có tụ C1.


Dạng sóng ngõ ra khi nối tụ vào tải phẳng hơn khi khơng có tụ, ngun 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 ổn
định. Nhờ tác dụng lọc của tụ mà dạng sóng ở ngõ ra phẳng hơn

THÍ NGHIỆM 5
Mục tiêu
Khảo sát diode zener.
Yêu cầu
Dùng VOM đo giá trị của R3 và R4.
R3= 550 Ω

R4= 330Ω

Kết nối nguồn điện 0-20V vào mạch, chỉnh điện áp về 0V. Dùng VOM ở chế độ đo mA kết nối R3
và D9. Dùng 2 VOM đo điện áp vào và điện áp ra.

Kiểm tra

Tăng dần điện áp vào, ghi nhận điện áp trên Zener và dòng điện qua Zener như bảng sau


Vi (V)

2

Vdz

1,937

Iz

0,15

Vẽ đặc tuyến của Zener và xác định Vz. Tính cơng suất R3 khi Id = IR3 = 20mA. Xác định dòng ổn
áp tối thiểu

Dòng ổn áp tối thiểu Izmin = 1,81 mA
Công suất R3 là
Chỉnh Vin sao cho Id = IR3 = 5 mA. Sau đó kết nối tải R4 song song với Zener. Quan sát Volt kế và
Miliampe kế khi có tải và giải thích sự thay đổi đó.


Khi ID=5 mA thì số chỉ của Volt kế là 4,926V
Sau khi kết nối tải R4, số chỉ của Miliampe là 9mA song song với Zener thì số chỉ của volt kế sẽ là 2,9 V.

Quan sát : Số chỉ trên Miliampe kế tăng nhưng số chỉ trên Volt kế lại không khá nhiều.
Nguyên nhân là do với điều kiện của thí nghiệm này, diode zener đã đạt trạng thái ổn áp do dòng điện
đã đạt giá trị ổn áp tối thiểu nên điện áp giữa hai đầu diode zener ổn định ở mức điện áp áp. Đối với

Miliampe kế thì Miliampe kế lúc này đang hiển thị cường độ dòng điện trong cả mạch, tức là là tổng
của cả dòng điện qua diode zener và tải nên lúc này Miliampe kế hiển thị giá trị lớn hơn ban đầu khi
chỉ có dịng điện qua diode zener
Giảm Vin cho đến khi mạch khơng cịn ổn áp. So sánh với giá trị Vin theo lý thuyết
Vin= 14 V .
Vin theo lý thuyết để mất ổn áp:
Xét mạch ta có : trong đó và (với điều kiện là Zener ổn áp, VZ khơng đổi )
Suy ra:
Vì Vin là hàm đồng biến với IZ và các thành phần cịn lại là khơng đổi nên với điều kiện là diode zener ổn áp
là ngay khi đạt giá trị điện áp VZ nên điện áp Vin nhỏ nhất để diode zener vẫn ổn áp theo lý thuyết :

BÀI TN 3


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
Điểm đo
Giá trị
Transistor Q2:
Điểm đo
Giá trị
Xác định xem transistor loại gì và các chân P1-P2-P3 là chân gì, BJT cịn tốt hay khơng. Giải thích.
P1
Q1

Base

Q2
- Giải thích: P2-P3 và P3-P2 đều khơng 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 = 1000±5% Ω (giá trị đọc)

R1 = 990 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.

1

Vặn biến trở VR3 về mức nhỏ nhất.

V

TP14

TP28

1

1

10

TP32

TP15

Hình 1: Sơ đồ phần III

TP27


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:
Ib
Ic (mA)
Vce (V)
Với Ib trong khoảng nào thì transistor dẫn khuếch đại? Khi đó hfe là bao nhiêu?
- Với Ib trong khoảng 10 ~ 30 uA thì transistor dẫn khuếch đại với hfe khoảng 355
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 khơng có dịng điện thích
hợp vào Base thì transistor ngắt và khơng cho dịng điện đi qua. Khi có dịng điện thích hợp đi vào
Base thì transistor chuyển sang chế độ bão hồ và cho dịng 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

1

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

TP23
1

TP24


VR 5

10

K

C

1

1

TP25

Hình 3 Sơ đồ khối BJT pnp


Hình 4 Sơ đồ kết nối trên module thí nghiệm phần BJT pnp
Vặn biến trở VR5 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:

Ib

10uA

Ic (mA)
Vce (V)
Với Ib trong khoảng nào thì transistor dẫn khuếch đại? Khi đó hfe là bao nhiêu?


- Với Ib trong khoảng 10 ~ 50uA thì transistor dẫn khuếch đại với hfe

VCC

D1

khoảng 224

LED

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

2

Q1

R

Khi đó BJT có bão hịa được khơng? Vì sao? (Câu hỏi này trả lời khi nộp
báo cáo, không cần trả lời lúc tiến hành thí nghiệm)

2

10K

BJT sẽ khơng hoặc rất khó bão hồ vì theo sơ đồ nối như trên. Vì để transitor PNP có bão hồ
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 hồ.

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).