Báo cáo thí nghiệm vật lý bán dẫn
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (4.7 MB, 63 trang )
<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">
<b>TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TPHCM </b>
Khoa điện- ện tửđi
</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">MỤC TIÊU:
➢ Nắm được cách sử dụng kit thí nghiệm, dụng cụ đo. ➢ Nắm được đặc tính các linh kiện điện trở, tụ ện, cuộn cảmđi ➢ Thiết lập được mạch đo đơn giản cho tụ điện, cuộn cảm
</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">Đọc và kiểm chứng giá trị ện trở.đi
<b>Yêu cầu </b>
Đọc giá trị của các điện trở R1, R2, R3, R4 theo vịng màu, sau đó kiểm chứng giá trị ực của R1, R2, R3, R4, R6, R7 bằng VOM.th
Đo giá ị của biến trở VR5.tr Các kết quả ền vào bảng sauđi
Xác định sai số ữa kết quả đọc và đo. Sai số này có đúng với vịng gi màu sai số của điện trở hay không.
Sau khi đo và đọc ta thấy sai số này đúng với sai số của điện trở.
<b>THÍ NGHIỆM 2 Mục tiêu </b>
</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4"><b> Khảo sát mạch R-C, từ đó suy ra giá trị tụ điện Yêu cầu </b>
Kết nối máy phát sóng và oscilloscope như sau:
<b>Kiểm tra </b>
Chỉnh máy phát sóng phát ra sóng sine, tần số 1KHz, biên độ 2Vp-p.
<b>Quan sát kênh 1 dao động ký để có dạng sóng chính xác. Quan sát điện áp trên tụ C1 trên dao động ký. </b>
Biên độ ện áp trên tụ C1 là bao nhiêu?đi Biên độ ện áp trên tụ C1 là 600mVđi
<b> Từ đó, giá trị C1 bằng bao nhiêu? Trình bày cách tính. </b>
</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5"><b>Vẽ lại dạng sóng ngõ vào và sóng trên tụ C1. </b>
Quan sát dạng sóng ngõ vào và dạng sóng trên tụ C1, hai sóng này có
<b>tương quan về phase như thế nào? Giải thích. </b>
</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">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,
<b>đối với tụ điện thì điện áp trễ pha hơn cường độ dòng điện </b>
Khi tăng/giảm tần số tín hiệu vào thì biên độ trên tụ thay đổi như thế
<b>nào? Giải thích </b>
Khi tăng tần số tín hiệu vào thì biên độ trên tụ ảm, và khi giảgi m
<b>tần số tín hiệu vào thì biên độ trên tụ tăng. </b>
- ải thích: tần số dịng điện càng lớn thì trở kháng của tụ càng Gi
<b>nhỏ, cường độ dòng điện </b>
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
<b>dụng trong các mạch truyền tín hiệu. </b>
Chuyển tín hiệu Vin thành xung vng tần số 1Khz, biên độ 2Vpp. Vẽ dạng sóng Vin và dạng sóng trên tụ ện. đi
</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">Giải thích hình dạng sóng ngõ ra khi ngõ vào là xung vng. Giải thích: do ngun lý hoạ động tích và phóng điện của tụ.t
</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">Chỉnh máy phát sóng phát ra sóng sine, tần số 100 Hz, biên độ 2Vp-p.
<b>Quan sát kênh 1 dao động ký để có dạng sóng chính xác. Quan sát điện áp trên tụ C6 trên dao động ký. </b>
Biên độ ện áp trên tụ C6 là bao nhiêu?đi
</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">Kết nối máy phát sóng như sau. Dùng kênh 1 của oscilloscope đo dạng
<b>sóng Vin, kênh 2 đo dạng sóng trên L5. </b>
<b>Kiểm tra </b>
Chỉnh máy phát sóng phát ra sóng sine, tần số 100KHz, biên độ
<b>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. </b>
Biên độ ện áp trên cuộn dây L5 là bao nhiêu?đi
Biên độ ện áp trên cuộn dây L5 là: 252 mV=0,252 Vđi
<b> Từ đó, giá trị L5 bằng bao nhiêu? Trình bày cách tính. </b>
</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">Vẽ lại dạng sóng ngõ vào và trên L5. Hai sóng này có tương quan về
<b>phase như thế nào? Giải thích </b>
Khi tăng/giảm tần số tín hiệu vào thì biên độ trên L5 thay đổi như thế
<b>nào? Giải thích </b>
Khi tăng giảm tần số tín hiệu thì biên độ trên L5 cũng tăng giảm
<b>tương ứng. </b>
</div><span class="text_page_counter">Trang 51</span><div class="page_container" data-page="51"><b>Tiến hành </b>
Bật nguồn. Chỉnh biến trở để thay đổi dòng điện Ib, quan sát giá trị Ic
<b>và Vce và điền vào bảng sau: </b>
</div><span class="text_page_counter">Trang 52</span><div class="page_container" data-page="52">Nếu thay vì đặt tải (điện trở+led) ở cực C, ta đặ ờ cực E như hình sau. t Khi đó BJT có bão hịa được khơng? Vì sao? (Câu hỏi này trả lời khi
<b>nộp báo cáo, không cần trả lời lúc tiến hành thí nghiệm. </b>
Phần trả lời:
BJT sẽ rất khó hay thậm chí khơng bão hồ vì theo sơ đồ nối như trên. Vì để transistor P-N-P có bão hồ thì điện áp tại cực B phải thấp hơn cục E mà theo sơ đồ thì điện áp B lại tương đương hoặc lớn hơn điện áp tại cực C. Mà trong chế độ bão hồ thì chênh lệch giữa cực E và cực C lại ấp hơn điện áp chênh lệch giữa B và Eth
</div><span class="text_page_counter">Trang 53</span><div class="page_container" data-page="53">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 nối như hình vẽ.
<b>Hình 5 Kết nối mạch đo đặc tuyến vào của BJT Tiến hành </b>
Bật nguồn. Chỉnh điện áp V cố định là 2V, chỉnh biến trở R2 để thay <small>CE</small>
đổi dòng I và ghi vào bảng sau. Trong quá trình thí nghiệm lưu ý giữ <small>B</small>
V <b> cố định là 2V. </b>
</div><span class="text_page_counter">Trang 54</span><div class="page_container" data-page="54">Chỉnh điện áp V cố định là 4V, chỉnh biến trở R2 để thay đổi dòng I <small>CEB</small>
và ghi vào bảng sau. Trong q trình thí nghiệm lưu ý giữ V cố định <small>CE</small>
</div><span class="text_page_counter">Trang 55</span><div class="page_container" data-page="55">Kết nối nguồn điện 5V vào mạch cấp nguồn dòng, nguồn điện thay đổi
<b>0-20V vào mạch. Các VOM kết nối như hình vẽ. </b>
<b>Tiến hành </b>
Bật nguồn. Chỉnh dịng điện I cố định là <small>B</small> 20uA, thay đổi V để <small>in</small> có được các giá trị V theo bảng sau. Điền các giá trị tương ứng của dòng I <b>. </b>
</div><span class="text_page_counter">Trang 57</span><div class="page_container" data-page="57">
Nhận xét tương quan giữa 3 đặc tuyến. Ước tính điện áp Early. Ta nhận thấy 𝑰<sub>𝑩</sub> (=30uA)> (=25uA)> 𝑰<sub>𝑩</sub> 𝑰<sub>𝑩</sub><b>(=20uA) </b>
Dựa vào đồ ị th 𝑽<sub>𝑪𝑬</sub> € [0;0,03] là miền bão hoà
</div><span class="text_page_counter">Trang 58</span><div class="page_container" data-page="58"><b>Chuẩn bị </b>
<b> Đọc và dùng VOM xác định lại giá trị các điện trở </b>
Kết nối mạch như Hình 7. Nguồn cấp Vin là 12V
Chỉnh nguồn tín hiệu Vs có biên độ 1V, tần số 1Khz. Sau đó giảm biên
<b>độ Vs về 0V. </b>
<b> Dùng 1 VOM đo điện áp giữa cực C và E của Q3. </b>
Dùng kênh 1 dao động ký đo dạng sóng Vs, kênh 2 đo dạng sóng tại
</div><span class="text_page_counter">Trang 59</span><div class="page_container" data-page="59"><b>Hình 7: Sơ đồ kết nối mạch khuếch đại E chung Tiến hành </b>
Bật nguồn. Chỉnh biến trở VR8 để V = 6V.<small>CE </small>
Tăng dần biên độ Vs. Xác định biên độ tối đa của Vs để ngõ ra không bị méo dạng (max swing). Nếu dạng sóng ngõ ra bị méo dạng ở 1 đầu hình sine, chỉnh biến trở R8 để thay đổi phân cực sao cho đạt max swing. Vẽ dạng sóng v và v trên cùng hệ tọa độ.<small>sce</small>
</div><span class="text_page_counter">Trang 60</span><div class="page_container" data-page="60">Xác định độ lợi của mạch khuếch đạ ở max-swing. Kiểm chứng lại so i
Do không đo β nên ta khơng thể tính chính xác độ lợi a theo lý thuyết. Nên ta chỉ dự đoán xem kết quả đo a theo thực nghiệm + Đầu tiên, theo lý thuyết a có giá trị âm, phù hợp với kết quả đo được phù hợp vì Vin và Vout ngược pha.
+ Thứ hai, vế 𝑔<sub>𝑚</sub>(𝑅<small>12</small>//𝑟<small>0</small>) thường có giá trị vào khoảng 100 đến 300. Mà Rin < R11 nên giá trị a = 22.1 là có cơ sở xảy ra, lúc này -Rin nhỏ hơn R11 nhiều lần
Tắt nguồn, đo giá trị VR8 tại max swing và kiểm chứng lại so với lý
<b>thuyết </b>
Kết nối tải R13 vào mạch. Chuyển kênh 2 của dao động ký sang đo
<b>dạng sóng ngõ ra trên R3. Nhận xét. </b>
Chỉnh lại Vs sao cho đạt max swing trong trường hợp có tải R13. Xác
<b>định độ lợi và Vs tại Max Swing. Kiểm chứng lại so với lý thuyết </b>
</div><span class="text_page_counter">Trang 61</span><div class="page_container" data-page="61">Tại maxswing, đo được Vs = 5.15 V và Vout = 0.2 V. Độ lợi: a = 59
Như dự đoán, thì Vs tăng so với khi khơng có tải, vì khi có tải, độ lợi giảm sẽ làm tăng giới hạn của Vs. Kết quả độ lợi cũng gần so với độ là lợi lý thuyết đã tính ở phía trên.
</div>
