Загальна інформація
Застосування
Транзистори - важливий елемент сучасної електротехніки для керування електричними струмами.
Відповідно до назви "transfer resistor" транзистори є керованими опорами і тому застосовуються в багатьох галузях і як перемикачі, і як підсилювачі. Від підсилення звукових сигналів у низьких діапазонах частот через перемикання великих потужностей у системах керування двигунами й до обробки високочастотних потоків даних використовують різні типи транзисторів.
Схематичне позначення транзистора
Інша інформація (1/2)
Попередні знання
Учні мають бути здатні складати прості електричні кола і пояснювати їх. В ідеалі учні вже мають опрацювати теоретичне поняття транзистора.
Принцип
Треба продемонструвати, що в npn-транзисторі струм від емітера до колектора може текти лише тоді, коли базу з'єднано з плюсовим полюсом джерела постійного струму і завдяки цьому усунуто замикальну дію межового шару база - емітер.
Інша інформація (2/2)
Навчальна мета
Дослідити напруги, з якими може працювати npn транзистор.
За допомогою серії експериментів досліджується залежність напруги між колектором і емітером, спочатку без потенціалу, а потім з потенціалом, прикладеним до бази.
Завдання
Перша частина досліду слугує вступом до теми. Тут учні мають розпізнати функцію додаткового опору і так дістати мотивацію до дослідження закону про напругу при послідовному з'єднанні.
У другій частині досліду на двох опорах вимірюють часткові напруги, щоб потім зробити висновок про формулу поведінки напруги в послідовному з'єднанні.
Правила безпеки
Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Зауваження
Максимальна замикальна напруга межового шару база - емітер становить . При вищій напрузі діод база - емітер втрачає свою замикальну дію. Це відбувається й тоді, коли напругу прикладено між колектором і емітером, а колектор з'єднано з мінусовим полюсом джерела струму.
Обладнання
| Позиція | Обладнання | Артикул | Кількість |
|---|---|---|---|
| 1 | Магнітна демонстраційна дошка PHYWE зі штативом, демо з фізики | 02150-00 | 1 |
| 2 | З'єднувальний, прямий, модуль DB | 09401-01 | 4 |
| 3 | З'єднувальний, кутовий, модуль DB | 09401-02 | 4 |
| 4 | З'єднувальний, Т-подібний, модуль DB | 09401-03 | 2 |
| 5 | З'єднувальний, розімкнутий, модуль DB | 09401-04 | 1 |
| 6 | Перемикач, модуль DB | 09402-02 | 1 |
| 7 | Патрон для лампи розжарювання E10, модуль DB | 09404-00 | 1 |
| 8 | Опір 10 кОм, модуль DB | 09415-10 | 1 |
| 9 | Транзистор NPN (BC337), модуль DB | 09456-00 | 1 |
| 10 | З'єднувальний провід, 32 А, 1000 мм, червоний, експериментальний кабель, штекер 4 мм | 07363-01 | 1 |
| 11 | З'єднувальний провід, 32 А, 1000 мм, синій, експериментальний кабель, штекер 4 мм | 07363-04 | 1 |
| 12 | PHYWE Блок живлення, універсальний, аналоговий дисплей DC: 18 В, 5 А / AC: 15 В, 5 А | 13503-93 | 1 |
| 13 | Лампа розжарювання, 6 В/0,5 А, E10, 10 шт. | 35673-03 | 1 |
| 14 | Електричні символи для демонстраційної дошки, 12 шт. | 02154-03 | 1 |
| 15 | Струбцина | 02014-00 | 2 |
Складання та виконання
Складання
- Збери дослід відповідно до рисунка.
- Опір бази спочатку не вмикай у схему.
- Встанови на блоці живлення постійну напругу .
Виконання
- З'єднай колектор з мінусовим полюсом, а емітер - з плюсовим полюсом джерела струму і спостерігай за лампою розжарювання (1).
- Поміняй полярність постійної напруги і спостерігай за лампою розжарювання (2).
- Увімкни опір бази у схему.
- Кілька разів переключи перемикач і спостерігай за лампою розжарювання (3).
Спостереження та опрацювання результатів
Спостереження
- При розімкненому виводі бази струм від емітера до колектора не тече.
- Незалежно від полярності напруги колектор - емітер при розімкненому виводі бази струм від емітера до колектора не тече.
- Якщо вивід бази з'єднано через опір з мінусовим полюсом джерела струму, струм не тече. Якщо вивід бази з'єднано через опір з плюсовим полюсом, то струм тече і лампа розжарювання світиться.
Опрацювання результатів (1/2)
Щоб струм міг потекти від емітера до колектора, базу треба з'єднати з плюсовим полюсом джерела струму.
npn-транзистор складається з дуже тонкого й слабко легованого p-провідного шару, який обмежений двома сильно легованими n-провідними областями. Середній шар називають базою, два зовнішні - це колектор і емітер. Між шаром бази й шаром емітера через дифузію електронів і дефектних електронів утворюється збіднена на носії заряду межова область, бо негативні електрони й позитивні дефектні електрони рекомбінують. Між позитивними іонами донорів у n-області та негативними іонами акцепторів у p-області виникає електричне поле, яке перешкоджає протіканню струму з емітера в базу.
Опрацювання результатів (2/2)
Лише тоді, коли це внутрішнє електричне поле усувається правильно поляризованою зовнішньою напругою, електрони можуть проникнути в базу і потрапляють далі в область поля база - колектор, поляризованого для електронів у прямому напрямку. Якщо ж базу з'єднати з мінусовим полюсом джерела струму, то замикальна дія поля база - емітер ще посилюється.