Исследование параметров и характеристик пп приборов с применением интернет-технологий

Description

Рассмотрены задачи, методы и особенности автоматизированного лабораторного практикума с удаленным доступом по исследованию полупроводниковых приборов, приведено описание реализующей его системы АЛП УД «Электроника». Приведены задания и методические указания к лабораторным работам по экспериментальному исследованию и моделированию полупроводниковых диодов, стабилитронов, полевых и биполярных транзисторов, включающие измерение их вольт-амперных характеристик и параметров, исследование технологического разброса и работы на переменном токе. Предназначено для студентов и учащихся технических специальностей вузов, колледжей, профессиональных училищ и лицеев для использования в лабораторном практикуме дисциплины «Электроника» и других родственных дисциплин.   Введение.........10 1. Автоматизированный лабораторный практикум с удаленным доступом на базе технологий National Instruments......14 1.1. Обобщенная схема построения АЛП УД...............14 1.2. Компьютерные измерительные технологии National Instruments..........16 1.3. Обобщенная схема построения систем АЛП УД с применением технологий National Instruments..........22 1.4. Система АЛП УД «Электроника».........24 1.4.1. Функциональные характеристики АПК УД «Электроника».........................24 1.4.2. Исследования, выполняемые с помощью моделирования на ПЭВМ.........28 1.4.4. Электронная система тестирования.............................................................30 1.4.5. Организация лабораторного практикума на базе сетевой лаборатории........................31 2. Методы и средства измерения вольт-амперных характеристики параметров полупроводниковых приборов.........34 2.1. Измерение ВАХ полупроводниковых приборов методом вольтметра-амперметра.........................34 2.2. Определение параметров полупроводниковых приборов методом вольтметра-амперметра.......................36 2.3. Схемы измерения ВАХ и параметров полупроводниковых приборов, основанные на измерении напряжений.............37 2.4. Способы измерения ВАХ и параметров полупроводниковых приборов.................41 2.5. Средства, используемые для измерения ВАХ и параметров полупроводниковых приборов..........42 2.6. Традиционные средства измерения ВАХ и параметров полупроводниковых приборов...........42 2.7. Средства измерения ВАХ и параметров полупроводниковых приборов на базе ПЭВМ..........44 3. Аппаратно-программный комплекс с удаленным доступом «Электроника» 48 3.1. Конфигурация АПК «Электроника» и его инструментальное обеспечение...................48 3.2. Автоматизированный лабораторный макет АПК «Электроника»..........50 3.3. Клиентское программное обеспечение АПК «Электроника».................55 3.4. Виртуальные стенды для лабораторных исследований ВАХ и параметров полупроводниковых приборов....................58 3.4.1. Виртуальный лабораторный стенд по измерению и исследованию ВАХ и параметров выпрямительных диодов.............58 3.4.2. Виртуальный лабораторный стенд по измерению и исследованию ВАХи параметров стабилитронов..........62 3.4.3. Виртуальный лабораторный стенд по измерению и исследованию ВАХ и параметров полевых транзисторов.........66 3.4.4. Виртуальный лабораторный стенд по измерению и исследованию ВАХ и параметров биполярных транзисторов.............73 3.5. Виртуальные стенды для лабораторных исследований технологического разброса ВАХ и параметров полупроводниковых приборов.........82 3.5.1. Виртуальный лабораторный стенд по измерению и исследованию технологического разброса ВАХ и параметров выпрямительных диодов..........82 3.5.2. Виртуальный лабораторный стенд по измерению и исследованию технологического разброса ВАХ и параметров стабилитронов..........................85 3.5.3. Виртуальный лабораторный стенд по измерению и исследованию технологического разброса ВАХ и параметров полевых транзисторов.............89 3.5.4. Виртуальный лабораторный стенд по измерению и исследованию технологического разброса ВАХ и параметров биполярных транзисторов.....94 3.6. Виртуальные стенды для лабораторных исследований полупроводниковых приборов на переменном токе.......................................98 3.6.1. Виртуальный лабораторный стенд по исследованию работына переменном токе выпрямительных диодов.............98 3.6.2. Виртуальный лабораторный стенд по исследованию работы на переменном токе стабилитронов.....................101 3.6.3. Виртуальный лабораторный стенд по исследованию работы на переменном токе полевых транзисторов................104 3.6.4. Виртуальный лабораторный стенд по исследованию работы на переменном токе биполярных транзисторов..............108 4. Исследование полупроводниковых приборов посредством моделирования на ПЭВМ 113 4.1. Модели, средства и технология исследования полупроводниковых приборов с помощью моделирования на ПЭВМ....................113 4.2. Исследование на ПЭВМ выпрямительных диодов...................................117 4.2.1. Исследование ВАХ и параметров выпрямительного диода....................117 4.2.1.1. Методика исследования прямой ветви ВАХ выпрямительного диода............118 4.2.1.2. Методика исследования обратной ветви ВАХ выпрямительного диода.......................120 4.2.2. Исследование технологического разброса ВАХи параметров выпрямительных диодов...........................121 4.2.2.1. Методика исследования технологического разброса ВАХ и параметров выпрямительного диода.............122 4.2.3. Исследование работы выпрямительного диода на переменном токе ... 124 4.2.3.1. Методика исследования работы выпрямительного диода в схеме однополупериодного выпрямителя....................124 4.2.3.2. Методика исследования работы выпрямительного диода в схеме двухполупериодного выпрямителя........................127 4.3. Исследование на ПЭВМ стабилитронов.....................................................130 4.3.1. Исследование ВАХ и параметров стабилитрона......................................130 4.3.1.1. Методика исследования прямой и обратной ветвей ВАХ стабилитрона.....................130 4.3.1.2. Методика исследования характеристик стабилизации ї/ст = f(E) при различных сопротивлениях нагрузки стабилитрона..........132 4.3.1.3. Методика исследования нагрузочных характеристик стабилитрона U =/(/).............133 4.3.2. Исследование технологического разброса ВАХ и параметров стабилитрона..........................137 4.3.2.1. Методика исследования технологического разброса ВАХ и параметров стабилитрона....................137 4.3.3. Исследования работы стабилитрона на переменном токе.....................139 4.3.3.1. Методика исследования работы стабилитрона на переменном токе.... 139 4.4. Исследование на ПЭВМ полевых транзисторов......................................141 4.4.1. Исследование ВАХ и параметров полевого транзистора.......................141 4.4.1.1. Методика исследования статических передаточных ВАХ полевого транзистора.....................142 4.4.1.2. Методика исследования статических выходных ВАХ полевого транзистора..................144 4.4.2. Исследование технологического разброса ВАХ и параметров полевых транзисторов...............146 4.4.2.1. Методика исследования технологического разброса статических передаточных ВАХ полевого транзистора..................147 4.4.2.2. Методика исследования технологического разброса статических выходных ВАХ полевого транзистора...................148 4.4.3. Исследование работы полевого транзистора на переменном токе......150 4.4.3.1. Методика исследования работы полевого транзистора на переменном токе...................151 4.4.4. Исследование температурных зависимостей ВАХ и параметров полевого транзистора....................... 153 4.4.4.1. Методика исследования температурной зависимости статических передаточных ВАХ полевого транзистора........154 4.4.4.2. Методика исследования температурной зависимости статических выходных ВАХ полевого транзистора........156 4.4.4.3. Методика исследования температурной зависимости крутизны полевого транзистора..........158 4.4.5. Исследование частотных свойств полевого транзистора........................159 4.5. Исследование на ПЭВМ биполярных транзисторов...............................162 4.5.1. Исследование ВАХ и параметров биполярного транзистора.................162 4.5.1.1. Методика исследования статических входных ВАХ биполярного транзистора..............................162 4.5.1.2. Методика исследования статических выходных ВАХ биполярного транзистора....................164 4.5.2. Исследование технологического разброса ВАХ и параметров биполярного транзистора...............166 4.5.2.1. Методика исследования технологического разброса статических входных ВАХ биполярного транзистора..........167 4.5.2.2. Методика исследования технологического разброса статических выходных ВАХ биполярного транзистора..........169 4.5.3. Исследование работы биполярного транзистора на переменном токе .... 171 4.5.3.1. Методика исследования работы биполярного транзистора на переменном токе....................171 4.5.4. Исследование температурных зависимостей ВАХ и параметров биполярного транзистора.....................173 4.5.4.1. Методика исследования температурной зависимости статических входных ВАХ биполярного транзистора..........173 4.5.4.2. Методика исследования температурной зависимости статических выходных ВАХ биполярного транзистора.....174 4.5.4.3. Методика исследования температурной зависимости коэффициента усиления по току биполярного транзистора.........176 4.5.5. Исследование частотных свойств биполярного транзистора.................178 5. Описание лабораторных работ по исследованию полупроводниковых приборов 182 Лабораторная работа № 1 Измерение и исследование ВАХ и параметров выпрямительных диодов.....182 Лабораторная работа № 2 Исследование технологического разброса ВАХ и параметров выпрямительных диодов..............192 Лабораторная работа № 3 Исследование работы выпрямительных диодов на переменном токе......199 Лабораторная работа № 4 Измерение и исследование ВАХ и параметров стабилитронов.................207 Лабораторная работа № 5 Исследование технологического разброса ВАХ и параметров стабилитронов........................216 Лабораторная работа № 6 Исследование работы стабилитрона на переменном токе..........................223 Лабораторная работа № 7 Измерение и исследование ВАХ и параметров полевых транзисторов... 231 Лабораторная работа № 8 Исследование технологического разброса ВАХ и параметров полевых транзисторов.....................247 Лабораторная работа № 9 Исследование работы полевого транзистора на переменном токе..........256 Лабораторная работа № 10 Измерение и исследование ВАХ и параметров биполярных транзисторов................269 Лабораторная работа № 11 Исследование технологического разброса вольт-амперных характеристик и параметров биполярных транзисторов................282 Лабораторная работа № 12 Исследование работы биполярного транзистора на переменном токе........291 6. Выполнение лабораторных исследований на базе сетевой лаборатории ...306 6.1. Основные функциональные характеристики............................................306 6.2. Методика проведения лабораторных исследований.............................311 6.2.1. Экспериментальные исследования.............................................................311 6.2.2. Исследования, проводимые средствами математического моделирования...............................313 6.2.3. Дополнительные возможности...................................................................314 Заключение.....................................................................................316 Список литературы................................................................................................317 Приложение 1 Список используемых сокращений 319 Приложение 2 Описание моделей радиокомпонентов и их параметров 321 Приложение 3 Предельные эксплуатационные данные исследуемых полупроводниковых приборов 340 Приложение 4 Варианты заданий 342