Vật lí lớp 11

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

Hướng dẫn giải Bài 18. Thực hành: Khảo sát đặc tính chỉnh lưu của điôt bán dẫn và đặc tính khuếch đại của tranzito Vật Lí 11 để giúp các em học sinh học tốt môn vật lý 11, ôn thi tốt nghiệp THPT quốc gia.

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

III – Cơ sở lý thuyết

– Diode 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 Katôt K.

– Do tác dụng của lớp chuyển tiếp p – n nên Diode 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.

Trả lời câu hỏi C1 trang 109 Vật Lý 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.

IV – Giới thiệu dụng cụ đo

Trả lời câu hỏi C2 trang 109 Vật Lý 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.

V – Tiến hành thí nghiệm

1. Khảo sát dòng điện thuận chạy qua điôt

Trả lời câu hỏi C3 trang 110 Vật Lý 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:

Chức năng:

– Chức năng của biến trở R: Dùng để điều chỉnh điện trở của mạch điện.

– Chức năng hoạt động của miliampe kế A: Dùng để đo cường độ dòng điện I chạy trong đoạn mạch có đơn vị mA.

– Chức năng hoạt động của vôn kế V: Dùng để đo hiệu điện thế của mạch điện

– Chức năng hoạt động của 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).

2. Khảo sát dòng điện ngược chạy qua điôt

Trả lời câu hỏi C4 trang 111 Vật Lý 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:

So sánh:

– 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.

Có 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.

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 dòng của mạch transistor.

II – Dụng cụ thí nghiệm

III – Cơ sở lý thuyết

Transistor cũng là một linh kiên bán dẫn nhưng có hai lớp chuyển tiếp p – n.

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 transistor npn bằng cách dùng các đồng hồ đo điện đa năng đo các giá trị của dòng điện trong ba cực E, B, C và tìm hệ số khuếch đại transisitor dựa vào biểu thức:

$ β = ICIB $

IV – Tiến hành thí nghiệm

Trả lời câu hỏi C5 trang 113 Vật Lý 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) Ith (mA) U(V) Ing (μA)
0 0 0 0
0.1 0 1 0
0.2 0 2 0
0.3 0.03 3 0
0.4 0.04 4 0
0.5 0.32 5 0
0.52 0.42 6 0
0.54 0.60 7 0
0.56 0.83 8 0
0.58 1.01 9 0
0.60 1.39 10 0
0.62 1.82
0.64 2.41
0.66 2.79
0.68 3.61
0.70 4.40

a) Vẽ đồ thị $I = f(U)$

♦ Đồ thị $I = f (U)$ biểu diễn cường độ dòng điện I chạy qua điôt phân cực thuận:

♦ Đồ thị $I = f(U)$ biểu diễn cường độ dòng điện I chạy qua điôt phân cực ngược:

b) Nhận xét và kết luận:

– Cường độ dòng điện chạy qua điôt phân cực thuận có giá trị 0 trong khoảng hiệu điện thế U từ 0 đến 0,2 và nó chỉ bắt đầu tăng mạnh khi hiệu điện thế U tiếp tục tăng đến giá trị lớn hơn 0,2.

– Cường độ dòng điện chạy qua điôt phân cực ngược có giá trị bằng 0 với mọi giá trị của hiệu điện thế U từ 0 đến khoảng 10 V

– Các kết quả trên chứng tỏ điôt bán dẫn có đặc tính chỉnh lưu dòng điện, tức là chỉ cho dòng điện chạy qua theo chiều thuận từ miền p (anot A) sang miền n (catot K).

3. Bảng thực hành 18.2

Khảo sát đặc tính khuếch đại của tranzito

Với RC ≈ 820 $\Omega$
Lần đo 1 2 3 4 5
IB (μA) 20 μA 18 μA 16 μA 14 μA 12 μA
IC (mA) 5,58 5,01 4,45 3,88 3,44
β = IC/IB 279 278,33 278,13 277,14 278,33

a) Hệ số khuếch đại dòng β của mạch tranzito ứng với mỗi lần đo được ghi trong bảng trên.

b) Tính giá trị trung bình của β và sai số lớn nhất (Δβ)max:

$\bar{\beta}$ = $\frac{279+278,33+278,13+277,14+278,33}{5}$ = 278,19

$(\Delta \beta)_{max}=$ Max {(279 −278,19); (278,33 − 278,19); (278,19−278,13); (278,19−274,14); (278,33−278,19)}

= Max{0,81; 0,14; 0,06; 1,05; 0,14} = 0,81

c) Ghi kết quả của phép đo:

$\beta = \bar{\beta} \pm (\Delta \beta)_{max} = 278,19 \pm 0,81$

d) Vẽ đồ thị IC = f(IB)

Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của IC vào IB trong mạch tranzito:

CÂU HỎI

1. Giải bài 1 trang 114 Vật Lý 11

Mô tả nguyên tắc cấu tạo của điôt chỉnh lưu. Vẽ ký hiệu của điôt này kèm theo tên gọi các điện cực của nó.

Trả lời:

Nguyên tắc cấu tạo của điôt chỉnh lưu:

Điôt chỉnh lưu là linh kiện bán dẫn được cấu tạo bởi một lóp 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.

2. Giải bài 2 trang 114 Vật Lý 11

Điôt chỉnh lưu có đặc tính gì? Hãy nói rõ chiều của dòng điện chạy qua điôt này. Giải thích tại sao?

Trả lời:

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 lóp 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.

3. Giải bài 3 trang 114 Vật Lý 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

Trả lời:

a) Sơ đồ mạch điện dùng điôt phân cực thuận (Hình 18.3):

b) Sơ đồ mạch điện dùng điôt phân cực nghịch (Hình 18.4):

4. Giải bài 4 trang 114 Vật Lý 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.

Trả lời:

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.

5. Giải bài 5 trang 114 Vật Lý 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?

Trả lời:

– 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 lóp chuyển tiếp B – E phân cực thuận và lớp chuyển tiếp C – B phân cực ngược.

6. Giải bài 6 trang 114 Vật Lý 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.

Trả lời:

Bài trước:

Bài tiếp theo:

Xem thêm:

Trên đây là phần Hướng dẫn Bài 18. Thực hành: Khảo sát đặc tính chỉnh lưu của điôt bán dẫn và đặc tính khuếch đại của tranzito Vật Lí 11 đầy đủ, ngắn gọn và dễ hiểu nhất. Chúc các bạn làm bài môn Vật lý 11 tốt nhất!

“Bài tập nào khó đã có giaibaisgk.com“