Інформація для вчителів
Застосування
Схема досліду
Розвиток комп'ютерної техніки і дедалі більша цифровізація передавання та опрацювання інформації пов'язані зі зростанням застосування транзисторів у комутаційних функціях. Цей дослід має унаочнити учням основний принцип роботи транзистора як електронного вимикача. Радимо опрацювати відмінності між механічними та електронними вимикачами, а також переваги електронного вимикача. До них загалом належать мала потрібна керівна потужність, відсутність контактів, які зношуються, дуже короткий час перемикання в діапазоні наносекунд, а також малі розміри й завдяки цьому можливість вбудовування в інтегровані електронні схеми.
Інша інформація для вчителів (1/2)
Попередні знання
Учні мають уміти читати схеми електричних кіл.
Принцип
Замкнений транзистор відповідає розімкненому вимикачу, а провідний транзистор - замкненому вимикачу. Принцип перемикання в кожному разі можна унаочнити за допомогою еквівалентної схеми, що складається з двох резисторів.
Інша інформація для вчителів (2/2)
Навчальна мета
Учні мають зрозуміти, як транзистор можна використати як вимикач.
Завдання
Досліди, як на транзисторі можна здійснити обидва стани перемикання вимикача.
Інформація для учнів
Мотивація
Транзистори мають широкі сфери застосування в комп'ютерній та електротехніці. Одна з таких сфер - використання транзистора як електронного вимикача. При цьому завдяки короткому часу перемикання їх можна ефективно вбудовувати в інтегровані електронні схеми.
Схема з'єднання
Обладнання
| Позиція | Обладнання | Артикул | Кількість |
|---|---|---|---|
| 1 | Монтажна плита з гніздами 4 мм | 06033-00 | 1 |
| 2 | Вимикач вкл./викл., корпус G1 | 39139-00 | 1 |
| 3 | Патрон для лампи E 10, корпус G1 | 17049-00 | 1 |
| 4 | Лампи розжарювання 4 В/ 0,04 A, E10, 10 шт. | 06154-03 | 1 |
| 5 | Плівковий резистор 1 кОм, 1 Вт, корпус G1 | 39104-19 | 1 |
| 6 | Потенціометр 250 Ом, 4 Вт, корпус G3 | 39103-21 | 1 |
| 7 | Транзистор BC 337, база ліворуч, корпус G3 | 39127-20 | 1 |
| 8 | З'єднувальний модуль, корпус G1 | 39120-00 | 6 |
| 9 | З'єднувальний провід, 25 см, 19 А, червоний, експериментальний кабель, штекер 4 мм | 07313-01 | 1 |
| 10 | З'єднувальний провід, 25 см, 19 А, синій, експериментальний кабель, штекер 4 мм | 07313-04 | 1 |
| 11 | З'єднувальний провідник, 15 A, 50 см, червоний | 07314-01 | 2 |
| 12 | З'єднувальний провідник, 19 A, 50 см, синій | 07314-04 | 2 |
| 13 | Аналоговий мультиметр, 600 В AC/DC, 10A AC/DC, 2 МОм, захист від перевантаження | 07021-11 | 2 |
| 14 | PHYWE Джерело живлення пост. струм: 0...12 В, 2 A / змін. струм: 6 В, 12 В, 5 A | 13506-93 | 1 |
Складання та виконання (1/2)
- Збери установку досліду відповідно до рис. 1. Увімкни блок живлення і встанови постійну напругу 4 В.
- Повертай потенціометр - починаючи від лівого упору - саме доти, доки лампа розжарення не засвітиться на повну яскравість, а сила струму колектора перестане зростати.
- Виміряй силу струму колектора , а також напругу між колектором і емітером. Занеси результати вимірювань до таблиці 1.
- Переткни під'єднання вольтметра з колектора на базу і виміряй напругу між базою та емітером. Запиши результат вимірювання.
Рис. 1
Складання та виконання (2/2)
- Повертай потенціометр доти, доки лампа щойно перестане світитися.
- Виміряй силу струму колектора, напругу колектор - емітер і напругу база - емітер так само, як раніше. Запиши результати вимірювань (таблиця 1, правий стовпчик).
- Вимкни блок живлення і перебудуй установку досліду згідно з рис. 2.
- Знову ввімкни блок живлення і кілька разів натисни вимикач. Виміряй силу струму бази для обох станів перемикання. Запиши результати вимірювань (найнижчий рядок таблиці 1).
- Вимкни блок живлення.
Рис. 2
Протокол
Спостереження
Сила струму колектора [мА]
Напруга колектор - емітер [В]
Напруга база - емітер [В]
Сила струму бази [мА]
Лампа світиться
Лампа не світиться
Завдання (1/4)
Перетягни слова у правильні поля! Транзистор ____ коло, коли до бази прикладено ____ U_{BE}\geq 0,7\,\text{В}. Тоді тече невеликий ____. Транзистор ____ коло, коли ____ немає. Тоді не тече ні струм бази, ні струм колектора.
Завдання (2/4)
Комутаційна потужність, яку транзистор реалізує в цьому досліді, приблизно дорівнює добутку прикладеної робочої напруги U_B=4\,\text{В} і сили струму колектора за повністю розжареної лампи: P_S\approx U_B· I_C. Порівняй цю комутаційну потужність із керівною потужністю P_{St}\approx U_{BE}· I_B, яка була потрібна, щоб спричинити перемикання.
Завдання (3/4)
Чим транзисторний вимикач відрізняється від механічного? ____ не має ____, які могли б кородувати чи зношуватися. Перемикання спричиняє не ____, а невелика ____. Транзистор менший за механічний вимикач.
Завдання (4/4)
Де транзистори доцільно було б використати як вимикачі? ____ можна використовувати як ____ передусім там, де важливо спричиняти дуже ____ перемикання і де ____ вимикачів треба розмістити на дуже малому просторі. Це стосується ____, а також техніки керування й регулювання.