Федеральное агентство связи

Уральский технический институт связи и информатики (филиал)

Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Сибирский государственный университет

телекоммуникаций и информатики»

В.И. Паутов

ЭЛЕКТРОНИКА

Методические указания по выполнению практических работ

для студентов заочной формы обучения

направления 210700.65

Инфокоммуникационные технологии и системы связи

Екатеринбург

2014

ББК 32.852

УДК 621.382

Рецензент: доцент, к.т.н., В.А. Матвиенко

Паутов В.И.

Электроника: Методические указания по выполнению практических работ / В.И. Паутов.- Екатеринбург: УрТИСИ ГОУ ВПО «СибГУТИ», 2014, - 16 с.

Методические указания включают указания к практическим работам: «Статические характеристики и параметры стабилитрона», «Параметрический стабилизатор» и предназначены для студентов заочной формы обучения направления 210700.65 – «Инфокоммуникационные технологии и системы связи»

Практикум проходит в среде моделирующего пакета Electronics Workbench.

Рекомендовано НМС УрТИСИ ГОУ ВПО «СибГУТИ» в качестве методических указаний по выполнению практических работ по курсу «Электроника» для студентов заочной формы обучения направления 210700.65 – «Инфокоммуникационные технологии и системы связи».

Кафедра общепрофессиональных дисциплин

©УрТИСИ ГОУ ВПО «СибГУТИ», 2014

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Методические указания по выполнению практических работ по курсу "Электроника" составлены на основании государственных требований к минимуму содержания и уровню подготовки дипломированного специалиста по направлению 210700.65 – «Инфокоммуникационные технологии и системы связи».

Практические работы студентов является неотъемлемой частью учебного процесса и входит в аудиторную учебную нагрузку студентов.

Согласно учебному плану направления для заочной формы обучения на практические работы запланировано 6 часов аудиторных занятий. В течение этого времени студенты должны выполнить все необходимые расчеты, провести моделирование, оформить по работе отчет и защитить его. В методических указаниях представлено две работы.

При выполнении работы студенты приобретают навыки проводить практические расчеты электронных схем, учатся пользоваться специальной и справочной литературой. Знания, полученные при выполнении практических работ, помогут выполнить курсовую работу.

Указания содержат описания практических работ, в которых приведены цели работы, порядок выполнения работ, порядок оформлении отчета, перечень литературы. В каждой работе имеется раздел самостоятельной подготовки студентов к занятиям.

Моделирование предварительно рассчитанной схемы проходит в среде моделирующего пакета Electronics Workbench. Каждый студент (бригада) выполняет работу своего варианта. Номер варианта выбирается согласно номеру рабочего места в лаборатории.

При выполнении работ вне сессии вариант выбирается по двум последним цифрам номера зачетной книжки.

Таблица 1. Темы практических занятий

№ темы	Наименование практических работ	Количество часов по учебному плану
3	Статические характеристики и параметры стабилитрона	2
6	Параметрический стабилизатор	4
	Всего	6

3

РАБОТА 1

СТАТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И ПАРАМЕТРЫ

СТАБИЛИТРОНА

1. Цель работы

Экспериментальное определение характеристик и параметров специального диода – стабилитрона.

2. Подготовка к выполнению работы

3.1 Изучить по учебной литературе физические процессы в полупроводниковых диодах [1–3].

3.2 Изучить описание лабораторной работы, продумать порядок проведения эксперимента.

3.3 Выполнить предварительные расчеты.

3.4 Ответить на контрольные вопросы.

3. Расчетная часть Вычислить величину смещения прямой ветви и обратной ветви характеристики стабилитрона под действием температуры, если температура изменяется в пределах 40 градусов.

4. Основные теоретические положения

Полупроводниковым диодом называют двухэлектродный полупроводниковый прибор, содержащий один или несколько электрических переходов (p-n-переходов или переходов металл-полупроводник).

Стабилитрон относится к специальным диодам. Его особенность состоит в том, что может работать в режиме пробоя, при условии, что мощность рассеяния не превышает допустимую.

Прямая ветвь вольт-амперной характеристики стабилитрона описывается тем же уравнением и имеет тот же вид, что и вольт-амперная характеристика выпрямительного диода.

У диодов в том числе и у стабилитрона при увеличении обратного напряжения наблюдается пробой, под которым понимают резкое увеличение обратного тока. Различают три вида пробоя: тепловой, лавинный и туннельный.

Тепловой пробой обусловлен нагреванием p-n-перехода при протекании через него обратного тока. Рост температуры p-n-перехода приводит к росту обратного тока, который приводит к росту температуры и т.д. Если количество теплоты, выделяемой в переходе, превышает количество отводимой теплоты, то этот процесс будет лавинообразно развиваться и закончится разрушением

p-n-перехода.

4

Лавинный пробой возникает в p-n-переходах при невысокой степени легирования, когда носители на длине свободного пробега под воздействием электрического поля могут приобрести энергию, достаточную для образования но-

вых пар носителей путем ударной ионизации атомов полупроводника.

Напряжение лавинного пробоя очень слабо

зависит от тока, протекающего черезp-n-переход. Температурный коэффициент напряжения (ТКН) лавинного пробоя положителен. Чтобы при меньшей длине свободного пробега носители приобретали энергию, достаточную для ударной ионизации, требуется большая напряженность электрического поля.

Туннельный пробой имеет место в сильно легированных p-n-переходах и связан с туннельным эффектом, под которым понимают переход электронов

через тонкий потенциальный барьер без изменения энергии.

Напряжение туннельного пробоя не превышает 5 В и тоже очень слабо зависит от тока, протекающего через p–n–переход.

При повышении температуры напряжение лавинного пробоя уменьшается из-за некоторого уменьшения ширины запрещенной зоны (рис. 1).

Лавинный и туннельный пробой не разрушают структуру p-n-перехода, если не переходят в тепловой. Лавинный и туннельный пробой как полезные явления используются в стабилитронах.