ican
Vật lý 11
Bài 18: Thực hành: Khảo sát đặc tính chỉnh lưu của điôt bán dẫn và đặc tính khuếch đại của tranzito

THỰC HÀNH: KHẢO SÁT ĐẶC TÍNH CHỈNH LƯU CỦA ĐIÔT BÁN DẪN VÀ ĐẶC TÍNH KHUẾCH ĐẠI CỦA TRANZITO

Vật Lý 11 bài Thực hành khảo sát đặc tính chỉnh lưu của Điôt bán dẫn và đặc tính khuếch đại của tranzito: Lý thuyết trọng tâm, giải bài tập sách giáo khoa Thực hành khảo sát đặc tính chỉnh lưu của Điôt bán dẫn và đặc tính khuếch đại của tranzito: giúp học sinh nắm vững kiến thức ngắn gọn

Ican

BÀI 18: THỰC HÀNH

 

KHẢO SÁT ĐẶC TÍNH CHỈNH LƯU CỦA ĐIÔT BÁN DẪN VÀ ĐẶC TÍNH KHUẾCH ĐẠI CỦA TRANZITO

 

A. KHẢO SÁT ĐẶC TÍNH CHỈNH LƯU CỦA ĐIÔT BÁN DẪN

I. MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM

1. Khảo sát đặc tính chỉnh lưu của điôt.

2. Vẽ đặc tuyến V – A của điôt.

II. DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM

Bộ thiết bị thí nghiệm “Khảo sát đặc tính chỉnh lưu của điôt bán dẫn”: được bố trí như Hình 18.1.

  1. Điôt chỉnh lưu (loại D 4007)
  2. Nguồn điện U (AC-DC: 0 – 3 – 6 – 9 – 12 V/ 3 A).
  3. Điện trở bảo vệ R0 = 820 Ω.
  4. Biến trở núm xoay (loại 10 Ω × 10)
  5. Đồng hồ đo điện đa năng hiện số (DT-830B) dùng làm chức năng miliampe kế một chiều A.
  6. Đồng hồ đo điện đa năng hiện số (DT-830B) dùng làm chức năng vôn kế một chiều V.
  7. Bảng lắp ráp mạch điện.
  8. Bộ dây dẫn nối mạch điện có hai đầu phích cắm.
  9. Khóa đóng – ngắt mạch điện K.

III. CƠ SỞ LÍ THUYẾT

  • Điôt là một linh kiện bán dẫn được cấu tạo bởi hai lớp bán dẫn p, n à hình thành lớp chuyển tiếp p – n.
  • Điện cực nối với miền p gọi là Anốt (A); điện cực nối với miền n gọi là Catôt (K)
  • Kí hiệu:

  • Do tác dụng của lớp chuyển tiếp p – n nên điôt có đặc tính chỉnh lưu dòng điện, tức là cho dòng điện chạy qua nó theo một chiều thuận từ p sang n.
  • Trong thí nghiệm ta khảo sát đặc tính này bằng cách dùng đồng hồ đo điện đa năng. Bằng cách đo dòng điện phân cực thuận Ith, dòng điện phân cực ngược Ing, và hiệu điện thế.

IV. GIỚI THIỆU DỤNG CỤ ĐO

Đồng hồ đa năng hiện số

  • Đồng hồ đo điện đa năng hiện số DT-830B (Hình 12.4) là dụng cụ đo điện hiện đại, gồm 2000 điểm đo có thể hiển thị 4 chữ số từ 0000 đến 1999 nhờ các tinh thể lỏng (LCD). Ở mặt sau, bên trong đồng hồ có một pin 9 V cấp điện cho đồng hồ và một cầu chì bảo vệ 0,2 A.
  • Loại đồng hồ này có nhiều thang đo đáp ứng với các chức năng khác nhau như: đo điện áp một chiều (DCV), đo điện áp xoay chiều (ACV), đo cường độ dòng điện một chiều (DCA), đo điện trở (W),….

V. TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM

1. Khảo sát đặc tính chỉnh lưu của Điôt bán dẫn

a) Mắc điôt AK và điện trở bảo vệ R0 theo sơ đồ mạch điện như hình vẽ 18.3 cho trường hợp phân cực thuận và hình vẽ 18.4 cho trường hợp phân cực ngược

Lưu ý đặt đúng:

  • Khóa K ở vị trí ngắt điện (OFF)
  • Nguồn điện U ở vị trí 6 V một chiều
  • Biến trở R nối với hai cực của nguồn điện U theo kiểu phân áp.
  • Điôt AK phân cực thuận: anôt A nối với cực dương, catôt K nối với cực âm của nguồn U; Điôt AK phân cực ngược: anôt A nối với cực âm, catôt K nối với cực dương của nguồn U
  • Miliampe kế A ở vị trí DCA 20m (đo dòng điện thuận); DCA 200μ (đo dòng điện nghịch) mắc mối tiếp với đoạn mạch chứa điôt AK và vôn kế.

b) Cắm phích lấy điện cảu nguồn điện U vào ổ điện ~ 220 V. Gạt công tắc của nguồn điện U về bên phải: đèn tín hiệu LED phát sáng, báo hiệu nguồn điện đã hoạt động.

c) Gạt núm bật – tắt của miliampe kế A và vôn kế V sang vị trí sao cho hiệu điện thế giữa hai cực của điôt AK hiển thị trên vôn kế V có giá trị U = 0. Sau đó, thay đổi vị trí núm xoay của biến trở R để tăng dần hiệu điện thế U (tới giá trị khoảng 0,7 V).

Ghi các giá trị cường độ dòng điện Ith hiến trị trên miliampe kế A tương ứng với các giá trị hiệu điện thế U vào bảng thực hành 18.4

B. KHẢO SÁT ĐẶC TÍNH KHUẾCH ĐẠI CỦA TRANZITO

I. MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM

1. Khảo sát đặc tính khuếch đại của Transistor bằng một mạch điện đơn giản.

2. Xác định hệ số khuếch đại của mạch transistor.

II. DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM

Bộ thiết bị thí nghiệm “Khảo sát đặc tính chỉnh lưu của tranzito”: được bố trí như Hình 18.5.

  1. Tranzito lưỡng cực n-p-n (loại C 828)
  2. Nguồn điện U (AC-DC: 0 – 3 – 6 – 9 – 12 V/ 3 A).
  3. Biến trở núm xoay (loại 10 Ω × 10)
  4. Điện trở RB = 300 kΩ.
  5. Điện trở RC = 820 kΩ.
  6. Đồng hồ đo điện đa năng hiện số (DT-830B) dùng làm chức năng micrôampe kế một chiều A1.
  7. Đồng hồ đo điện đa năng hiện số (DT-830B) dùng làm chức năng miliampe kế một chiều A2.
  8. Bảng lắp ráp mạch điện.
  9. Bộ dây dẫn nối mạch điện có hai đầu phích cắm.
  10. Khóa đóng – ngắt mạch điện K.

III. CƠ SỞ LÍ THUYẾT

  • Tranzito cũng là một linh kiên bán dẫn nhưng có hai lớp chuyển tiếp p – n.
  • Cấu tạo của tranzito :

  • Cực E gọi là cực phát (Emister); cực B gọi là cực gốc (Base); cực C gọi là cực góp (Colector).
  • Trong bài ta khảo sát tranzito n-p-n bằng cách dùng các đồng hồ đo điện đa năng hiện số DT-830B để khảo sát đặc tính khuếch đại dòng điện của tranzito n-p-n bằng một mạch điện đơn giản.

IV. TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM

1. Khảo sát đặc tính khuếch đại của Tranzito

  • Mắc tranzito n-p-n và các đồng hồ đo điện đa năng hiện số DT-830B theo sơ đồ mạch điện như hình vẽ:

  • Lưu ý đặt đúng:
  • Khóa K ở vị trí ngắt điện (OFF).
  • Nguồn điện U ở vị trí AC 6 V.
  • Biến trở R nối với hai cực của nguồn điện U theo kiểu phân áp.
  • Ampe kế A1 ở vị trí DCA 200μ; Ampe kế A2 ở vị trí DCA 20m
  • Các giá trị của điện trở có thể không giống như hình vẽ.
  • Sau khi mắc mạch điện như sơ đồ, cần kiểm tra lại mạch điện và các thang đo. Sau đó, đóng khóa K và điều chỉnh biến trở sao cho ampe kế A1 chỉ giá trị IB lớn nhất. Ghi giá trị của IB và IC tương ứng vào bảng
  • Lặp lại hai lần thí nghiệm và ghi các giá trị vào bảng.
  • Kết thúc thí nghiệm: gạt công tắc, tắt các đồng hồ đo điện, sau đó mới tháo các dụng cụ và vệ sinh nơi thực hành.

C. GIẢI BÀI TẬP SÁCH GIÁO KHOA

Câu C1 (trang 109 SGK Vật Lí 11): Chiều thuận của điôt bán dẫn vẽ trên hình 18.2 hướng theo chiều từ anot A sang catot K hay theo chiều ngược lại?

Trả lời:

Chiều thuận của điôt bán dẫn hướng theo chiều anôt A sang catôt K.

Câu C2 (trang 109 SGK Vật Lí 11): Hãy cho biết chức năng và thang đo của đồng hồ đo điện đa năng hiện số DT-830B khi núm xoay của nó được đặt ở các vị trí sau: DCV 20, DCV 2000m, DCA 200m, DCA 200μ

Trả lời:

  • Khi núm xoay đặt ở vị trí DCV 20: Có thể đo điện áp một chiều có giá trị nhỏ hơn 20V.
  • Khi núm xoay đặt ở vị trí DCV 2000m: Có thể đo điện áp một chiều có giá trị nhỏ hơn 2000mV.
  • Khi núm xoay đặt ở vị trí DCA 200m: Có thể đo cường độ dòng điện một chiều có giá trị nhỏ hơn 200mA.
  • Khi núm xoay đặt ở vị trí DCA 200μ : Có thể đo cường độ dòng điện một chiều có giá trị nhỏ hơn 200μA.

Câu C3 (trang 110 SGK Vật Lí 11): Hãy nói rõ chức năng hoạt động của biến trở R, miliampe kế A, vôn kế V và điện trở bảo vệ R0 mắc trong mạch điện Hình 18.3.

Trả lời:

  • Biến trở R: Dùng để điều chỉnh điện trở của mạch điện.
  • Miliampe kế A: Dùng để đo cường độ dòng điện I chạy trong đoạn mạch có đơn vị mA .
  • Vôn kế V: Dùng để đo hiệu điện thế của mạch điện
  • Điện trở bảo vệ R0: Dùng để thay thế điện trở của mạch khi điện trở của mạch bằng 0 (Nếu để điện trở mạch bằng 0, cường độ dòng điện I lớn nhất, có thể gây hiện tượng đoản mạch)

Câu C4 (trang 111 SGK Vật Lí 11): So sánh cách mắc miliampe kế A và vôn kế V trong hai sơ đồ:

  • Điôt phân cực thuận (Hình 18.3)
  • Điôt phân cực ngược (Hình 18.4)

Giải thích tại sao.

Trả lời:

  • Trong sơ đồ điôt phân cực thuận: Miliampe kế A ở vị trí DCA 20m, mắc nối tiếp với đoạn mạch chứa điôt AK và vôn kế V
  • Trong sơ đồ điôt phân cực ngược: Miliampe kế A ở vị trí DCA 200μ, mắc nối tiếp với điôt AK; Vôn kế V ở vị trí DCV 20, mắc song song với đoạn mạch chứa điôt AK và miliampe kế A.

Sự khác nhau trong 2 cách lắp sơ đồ trên là do:

  • Khi điôt phân cực thuận thì điôt mở, ta quan tâm đến điện áp đi qua điôt nên vôn kế được mắc song song với điôt, dòng điện qua vôn kế thường rất bé nên khi mắc ampe kế như thế sẽ đo được cường độ dòng điện I.
  • Khi điôt phân cực ngược thì điôt khóa, ta quan tâm đến dòng điện áp rò qua điôt, ampe kế mắc như thế này thường rất nhỏ, nếu ta mắc vôn kế như ở sơ đồ phân cực thuận thì dòng đo được sẽ có cả dòng của vôn kế kết quả sẽ ko chính xác.

Câu C5 (trang 113 SGK Vật Lí 11): Trong thí nghiệm này, tại sao phải dùng microampe kế đặt ở vị trí DCA 200μ để đo cường độ dòng bazơ IB và dùng miliampe kế đặt ở vị trí DCA 20m để đo dòng colectơ IC ?

Trả lời:

Để tranzito hoạt động, ta phải đặt nguồn điện có hiệu điện thế U1 vào giữa hai cực B-E và phải đặt nguồn điện có hiệu điện thế U2 vào giữa hai cực C-E (U2 > U1), mà điện trở RB >> điện trở RC (300kω > 820ω) nên cường độ dòng bazơ IB sẽ nhỏ và nhỏ hơn so với cường độ dòng colectơ IC, do đó phải dùng microampe kế đặt ở vị trí DCA 200μ để đo cường độ dòng bazơ IB và dùng miliampe kế đặt ở vị trí DCA 20m để đo dòng colectơ IC

 

BÁO CÁO THỰC HÀNH

Họ và tên: ………………………………………. Lớp:…………………… Tổ: ……………………

1. Tên bài thực hành: Khảo sát đặc tính chỉnh lưu của điot bán dẫn và đặc tính khuếch đại của tranzito

2. Bảng thực hành 18.1: Khảo sát đặc tính chỉnh lưu của điôt bán dẫn

Điôt phân cực thuận

Điôt phân cực ngược

U (V)

I (mA)

U (V)

I (mA)

0,00

0,00

0,00

0,00

0,10

0,00

0,20

0,00

0,20

0,00

0,20

0,00

0,30

0,00

0,40

0,00

0,40

0,00

0,80

0,00

0,50

0,02

1,00

0,00

0,55

0,70

1,50

0,00

0,60

1,90

 

 

0,65

5,40

 

 

0,70

14,6

 

 

0,73

29,4

 

 

 

a) Vẽ đồ thị biểu diễn cường độ dòng điện I chạy qua điôt bán dẫn phụ thuộc hiệu điện thế U giữa hai cực của nó.

+ Phân cực thuận

+ Phân cực ngược

b) Nhận xét và kết luận:

  • Cường độ dòng điện I chạy qua điôt phân cực thuận có giá trị bằng 0 trong khoảng hiệu điện thế U có giá trị từ 0 đến 0,40 V và nó chỉ bắt đầu tăng mạch khi hiệu điện thế U tiếp tục tăng từ 0,40 V đến các giá trị lớn hơn.
  • Cường độ dòng điện I chạy qua điôt phân cực ngược có giá trị gần như bằng 0 với mọi giá trị của hiệu điện thế U từ 0 đến khoảng trên 1 V.
  • Các kết quả nêu trên chứng tỏ điôt bán dẫn có đặc tính chỉnh lưu dòng điện, tức là chỉ cho dòng điện chạy qua nó theo chiều thuận từ bán dẫn p sang n

3. Bảng thực hành 18.2: Khảo sát đặc tính khuếch đại của tranzito

Các điện trở: RB = 300 kW; RC = 820 W.

Hiệu điện thế của nguồn điện một chiều: U = 6 V

IB (mA)

20,1

17,9

15,7

13,5

11,3

IC (mA)

5570

4960

4370

3750

3120

\(\beta =\frac{{{I}_{C}}}{{{I}_{B}}}\)

277

277

278

278

276

a) Vẽ đồ thị IC = f (IB)

b) Nhận xét và kết luận

Tính hệ số khuếch đại dòng \(\beta =\frac{{{I}_{C}}}{{{I}_{B}}}\) của mạch điện dùng tranzito ứng với mỗi lần đo: xem Bảng số liệu

Tính giá trị trung bình của b: \(\overline{\beta }=277,2\)

Tính sai số lớn nhất: (Db)max = 2

Kết quả của phép đo: \(\beta =\overline{\beta }\,\,\pm \,\,{{\left( \Delta \beta  \right)}_{\text{max}}}=277\,\pm \,2\)

Đường biểu diễn đồ thị IC = f (IB) có dạng một đường thẳng đi qua gốc tọa độ. Kết quả này chứng tỏ colectơ IC­ trong mạch tranzito tăng tỉ lệ thuận với dòng bazơ IB với hệ số tỉ lệ bằng hệ số khuếch đại dòng b » 277.

D. CÂU HỎI – BÀI TẬP

Bài 1 (trang 114 SGK Vật Lí 11): Mô tả nguyên tắc cấu tạo của điôt chỉnh lưu. Vẽ kí hiệu của điôt này kèm theo tên gọi các điện cực của nó.

Lời giải:

Nguyên tắc cấu tạo của điôt chỉnh lưu:

Điôt chỉnh lưu là linh kiện bán dẫn được cấu tạo bởi một lớp chuyển tiếp p-n hình thành tại chỗ tiếp xúc giữa hai miền mang tính dẫn p và tính dẫn n trên một tinh thể bán dẫn.

Bài 2 (trang 114 SGK Vật Lí 11): Điôt chỉnh lưu có đặc tính gì? Hãy nói rõ chiều của dòng điện chạy qua điôt này. Giải thích tại sao?

Lời giải:

Điôt chỉnh lưu có đặc tính dẫn điện theo một chiều từ anôt A sang catôt K.

+ Giải thích:

  • Với điôt chỉnh lưu gồm hai bán dẫn p và n ghép sát nhau (hình vẽ).

  • Khi nối p với cực dương, n với cực âm của nguồn thì điện trường ngoài làm cho các hạt tải điện cơ bản chuyển qua lớp chuyển tiếp p-n nên có dòng điện lớn chạy qua điôt.

  • Khi nối p với cực âm, n với cực dương của nguồn thì điện trường ngoài làm cho các hạt tải điện cơ bản bị cản lại, còn các hạt tải điện không cơ bản (cồ số lượng ít) chuyển qua lớp chuyển tiếp p-n nên dòng điện chạy qua điôt rất nhỏ.

Bài 3 (trang 114 SGK Vật Lí 11): Vẽ sơ đồ mạch điện dùng khảo sát đặc tính chỉnh lưu của điôt bán dẫn trong hai trường hợp:

a) điôt phân cực thuận.

b) điôt phân cực ngược

Lời giải:

a) điôt phân cực thuận

b) điôt phân cực ngược

Bài 4 (trang 114 SGK Vật Lí 11): Mô tả nguyên tắc cấu tạo của tranzito (lưỡng cực) n-p-n. vẽ ký hiệu của tranzito này theo tên gọi các điện cực của nó.

Lời giải:

Nguyên tắc cấu tạo của tranzito n-p-n: Là dụng cụ bán dẫn được cấu tạo từ một tinh thể bán dẫn có một miền mang tính dẫn p rất mỏng kẹp giữa hai miền mang tính dẫn n.

Tranzito có ba cực:

  • Cực góp hay colectơ, kí hiệu là C.
  • Cực đáy hay cực gốc hay bazơ, kí hiệu là B.
  • Cực phát hay êmitơ, kí hiệu là E.

Bài 5 (trang 114 SGK Vật Lí 11): Tranzito có đặc tính gì ? Muốn dùng tranzito n-p-n để khuếch đại dòng điện, ta phải nối các điện cực của nó với các nguồn điện như thế nào?

Lời giải:

  • Tranzito có đặc tính khuếch đại dòng điện hoặc hiệu điện thế.

Muốn dùng tranzito để khuếch đại dòng điện, ta phải đặt nguồn điện có hiệu điện thế U1 vào giữa hai cực B – E và phải đặt nguồn điện U2 vào giữa hai cực C – B sao cho lớp chuyển tiếp B – E phân cực thuận và lớp chuyển tiếp C – B phân cực ngược (như hình bên).

Bài 6 (trang 70 SGK Vật Lí 11): Vẽ sơ đồ khuếch đại dùng khảo sát đặc tính khuếch đại của mạch tranzito n-p-n. Nói rõ chiều của các dòng điện chạy trong mạch điện của tranzito đó.

Lời giải:

Sơ đồ khuếch đại dùng khảo sát đặc tính khuếch đại của mạch tranzito n-p-n:

 

Trên đây là gợi ý giải bài tập Vật Lý 11 bài Thực hành khảo sát đặc tính chỉnh lưu của Điôt bán dẫn và đặc tính khuếch đại của tranzito do giáo viên Ican trực tiếp biên soạn theo chương trình mới nhất. Chúc các bạn học tập vui vẻ.

Đánh giá (458)
ican
  • Một thương hiệu của 
    ICAN
  • ICAN
  • ICAN © 2023, All Rights Reserved.

  • Trụ sở Hồ Chí Minh: B0003 C/C Sarina, Khu đô thị Sala, Khu phố 3, Đường Hoàng Thế Thiện, Phường An Lợi Đông, TP. Thủ Đức

  • Văn phòng Hà Nội: Tòa nhà 25T2 Đường Hoàng Đạo Thúy, Phường Trung Hòa, Quận Cầu Giấy