1 Цель работы:
1.1 Исследовать и сравнить свойства выпрямительного диода и стабилитрона.
2 Литература:
2.1 Электронные приборы и усилители. Учебник / Ф.И.Вайсбурд, Г.А. Панаев, Б.И.Савельев. – Москва: Либрком, 2009.
3 Подготовка к работе:
3.1 Подготовить бланк отчёта.
3.2 Изучить теоретический материал.
4 Основное оборудование:
4.1 Персональный компьютер с установленной программой "Multisim 10.1".
5 Задание:
5.1 Получить ВАХ выпрямительного диода.
5.2 Рассчитать коэффициент выпрямления диода.
5.3 Исследовать ВАХ стабилитрона.
5.4 Рассчитать коэффициент стабилизации стабилитрона.
6 Порядок выполнения работы:
6.1 Исследование выпрямительного диода
6.1.1 Загрузить проект pu2_1. Cхема для исследования выпрямительного диода приведена на рисунке 1. Установить в схеме диод марки, указанной в таблице 1.
Таблица 1
№ вар.
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
Марка
диода
|
1N4004
|
1N3493
|
1N3903
|
1N3881
|
1N3989
|
1N4004
|
1N3493
|
1N3903
|
1N3881
|
1N3989
|
Uобр.max, В
|
400
|
110
|
110
|
110
|
110
|
400
|
110
|
110
|
110
|
110
|
Рисунок 1 –Диод выпрямительный. Схема исследования
6.1.2 С помощью анализатора X1V1 получить прямую ветвь ВАХ диода. Для этого выбрать на анализаторе опцию Simulate param. и установить start 0B, stop 1B, шаг (increment)- 10..20 мВ. Запустить расчет и зарисовать полученный график прямой ветви. С помощью флажка установить напряжение U = 1В, измерить и записать соответствующее значение прямого тока.
6.1.3 С помощью анализатора получить обратную ветвь ВАХ, для этого выбрать на анализаторе в опции Simulate param. start отрицательное значение Uобр.max, В из таблицы 1, stop 0B, шаг (increment)- 20..50 В. Зарисовать полученный график в той же системе координат. Измерить и записать значение обратного тока при напряжении обратном U = - 1В.
6.1.4 Рассчитать коэффициент выпрямления диода по измеренным величинам прямого и обратного тока по формуле (1):
(1)
где Iпр– прямой ток, мА, измеренный при U = 1В;
Iобр, мА – обратный ток, мА, измеренный при U = - 1В.
6.2 Исследование стабилитрона
6.2.1 Загрузить проект pu2_2. Cхема исследования стабилитрона приведена на рисунке 2. Установить марку стабилитрона, указанную в таблице 2.
Рисунок 2 –Стабилитрон полупроводниковый. Схема исследования
Таблица 2
Вариант
|
0
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
Марка стабилитрона
|
1N4731
|
1N4734
|
1N4736
|
1N4738
|
1N4740
|
1N4731
|
1N4734
|
1N4736
|
1N4738
|
1N4740
|
6.2.2 Исследовать рабочую (обратную) ветвь ВАХ стабилитрона. Изменяя напряжение на источнике питания в заданных в таблице 3 пределах, снять показания амперметра и вольтметра. Результаты измерений тока Iст. и напряжения Uст. занести в таблицу 3.
Таблица 3
UИП, В
|
0
|
-1
|
-3
|
-5
|
-10
|
-15
|
-20
|
-30
|
-40
|
-50
|
UСТ, В
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
IСТ, mA
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
RСТ, кОм
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6.2.3 По результатам измерений рассчитать статическое сопротивление Rст. Значения занести в таблицу 3.
6.2.4 По данным таблицы 3 построить ВАХ стабилитрона.
6.2.5 Выбрать на ВАХ точку стабилизации, определить и записать напряжение стабилизации UСТ данной марки стабилитрона.
6.2.6 Рассчитать коэффициент стабилизации по формуле (2):
, (2)
где UСТ– напряжение в выбранной точке стабилизации, В;
UИП– напряжение источника питания, при котором стабилитрон держит UСТ, В;
ΔUСТ – изменение напряжения на стабилитроне, В;
ΔUИП – изменение напряжения источника питания, соответствующее ΔUСТ, В.
6.3 Сравнить особенности принципа действия исследуемых диодов на наличие свойства односторонней проводимости и свойства электрического пробоя.
7 Содержание отчёта:
7.1 Титульный лист.
7.2 Цель работы.
7.3 Схемы исследования.
7.4 Таблица с результатами измерений.
7.5 Расчёт Кв и КСТ ,Rст.
7.6 Графики ВАХ.
7.7 Вывод по проделанной работе.
8 Контрольные вопросы:
8.1 Каково назначение выпрямительного диода и стабилитрона?
8.2 Какое свойство p-n перехода используется в работе выпрямительного
диода? В чём суть этого свойства?
8.3 Какое свойство p-n перехода используется в работе стабилитрона? В чём суть этого свойства?
8.4 Какое включение стабилитрона является рабочим и почему?
8.5 Как называются внешние выводы стабилитрона и выпрямительного диода?
8.6 Физический смысл коэффициента стабилизации и выпрямления?
8.7 Чем определяется на ВАХ стабилитрона участок стабилизации?
Приложение А
(информационное)
Полупроводниковые диоды
Полупроводниковым диодом называется двухэлектродный электронный прибор, состоящий из одного p-n перехода. Электроды диода называются анод и катод. Семейство полупроводниковых диодов очень обширно, разные виды диодов могут выполняться из разных полупроводниковых материалов и выполнять различные функции. Работа каждого типа диодов основана на свойствах p-n перехода.
Большинство диодов работают в цепях постоянного тока, поэтому требуется корректное подключение этих компонентов в цепь источника питания. Различают прямое и обратное включение диодов.
Прямое включение требует подключения положительного полюса источника питания к аноду, а отрицательного – к катоду. При подаче минуса на анод, а плюса на катод получается обратное включение диода. Каждый тип диода работает только при определенном способе включения:
-
выпрямительный диод и диод Шотки работают в цепях переменного тока и проводят ток только в прямом направлении;
-
стабилитрон и варикап требуют обратного включения в цепь источника питания;
-
туннельный диод требует прямого включения.
Каждая разновидность диодов характеризуется справочными параметрами. Среди параметров диодов есть группа предельно-допустимых или эксплуатационных, которые устанавливают верхнюю границу (максимальную величину) постоянных токов, напряжений и мощности, не вызывающих разрушения полупроводникового p-n перехода и изменения его рабочего состояния. Например, для выпрямительных диодов главными предельно- допустимыми параметрами являются:
Uобр.max, В - предельно–допустимое обратное напряжение, предотвращающее наступление электрического пробоя p-n перехода;
Iпр.max,мА - предельно–допустимый прямой ток, предотвращающий наступление теплового пробоя p-n перехода.
Классификация диодов и основные сведения приведены в таблице 1.
Таблица 1А
Диод
|
Условное графическое обозначение
|
Используемое свойство p-n перехода
|
Основное применение
|
Выпрямительный
|
|
Односторонняя проводимость (вентильное свойство)- способность проводить ток только в одном направлении
|
Преобразование переменного тока в постоянный
|
Стабилитрон
|
|
Электрический пробой p-n перехода – потеря p-n переходом свойства односторонней проводимости
|
Стабилизация постоянного напряжения
|
Туннельный
|
|
Туннельный эффект
|
Генерация, усиление колебаний, работа в ключевом режиме
|
Диод Шотки
|
|
Односторонняя проводимость без образования диффузионной емкости
|
Преобразование СВЧ тока в постоянный
|
Варикап
|
|
Зависимость барьерной емкости p-n перехода от приложенного напряжения
|
В качестве переменной емкости для подстройки колебательных контуров и в схемах умножения частоты
|
Лабораторная работа №3
Исследование биполярного и МДП - транзистора в статическом режиме
1 Цель работы:
-
Экспериментально подтвердить свойства биполярного и МДП- транзисторов: особенности управления в схеме с общим эмиттирующим электродом, посредством исследования выходных характеристик.
Достарыңызбен бөлісу: |