Размещено на http://www.allbest.ru/

Лабораторная работа Диоды

Изучение параметров и вольт-амперных характеристик диодов.

Теоретическое введение.

Полупроводниковый диод - электронный прибор с двумя выводами от p-n перехода анодом и катодом. Идеальный диод имеет сопротивление, равное нулю при "прямой" полярности напряжения (плюс на аноде, минус на катоде) и бесконечно большое сопротивление при обратной полярности. Условное обозначение диода и вольтамперная характеристика (ВАХ) идеального диода приведены на рисунке 1.

Реальная вольтамперная характеристика германиевых и кремниевых диодов при положительных напряжениях аппроксимируется экспоненциальной функцией вида

I = Is(T).(exp(U/mUT -1),

где Is - обратный ток (100 нА для германиевых диодов, 100 пА - для кремниевых), UT - термический потенциал UT = kT/e = 0.863.10-4T (примерно 25 мВ при комнатной температуре), m - поправочный коэффициент (от 1 до 2).

Значения прямого напряжения при токе Imax/10 составляют около 0.35 В для германиевых и 0.62 - для кремниевых диодов. Изменение прямого напряжения на 60 - 120 мВ приводит к изменению тока в 10 раз, т.е. при напряжении 0.6 В ток через кремниевый диод составит лишь 1/100 Imax. Изменение температуры при фиксированном токе приводит к изменению напряжения приблизительно на -2 мВ на градус.

Рисунок 1 - обозначение и идеализированная вольтамперная характеристика диода.

К основным параметрам диодов относятся: - средний прямой ток Iпр.ср., допустимое обратное напряжение Uобр.max, среднее прямое напряжение Uпр.ср, - средний обратный ток Iобр при Uобр.max, fm - верхнее значение частоты, при которой сохраняются основные параметры.

На рисунке 2 приведены условное обозначение стабилитрона, идеальная вольтамперная характеристика и ВАХ с идеальной характеристикой в первом квадранте и линеаризованной реальной характеристикой в третьем квадранте.

Рисунок 2 - обозначение и вольтамперные характеристики стабилитрона.

Для стабилитронов в справочниках приводят следующие параметры: - номинальное напряжение стабилизации Uст.ном и разброс напряжения стабилизации при номинальном токе (Uст.min, Uст.max) - дифференциальное сопротивление Rдиф - минимальный и максимальный ток стабилитрона Iст.min, Iст.max - допустимая рассеиваемая мощность Pmax.

В группу приборов «тринисторы» входят полупроводниковые приборы, структура которых представляет четыре чередующихся кремниевых слоя типа р и n. В эту группу входят двухэлектродный прибор - динистор и приборы с тремя выводами: тиристор и симистор.

Основная схема тиристорной структуры представлена на рисунке 3. Она представляет собой четырёхполюсный p-n-p-n прибор, содержащий три последовательно соединённых p-n перехода J1, J2, J3. Контакт к внешнему p-слою называется анодом, к внешнему n-слою -- катодом. В общем случае p-n-p-n прибор может иметь два управляющих электрода (базы), присоединённых к внутренним слоям. Прибор без управляющих электродов называется диодным тиристором (или динистором). Прибор с одним управляющим электродом называют триодным тиристором или тринистором (или просто тиристором).

Рисунок 3. - структура неуправляемого и управляемого тринистора

Обозначение и характеристики диинистора приведены на рисунке 4.

Тринисторы обладают в прямом направлении двумя устойчивыми состояниями - состоянием низкой проводимости (закрыт) и состоянием высокой проводимости (открыт).

Рисунок 4. - обозначения и вольтамперные характеристики диинистора.

Подготовка к работе

Освоить основные положения теоретического введения.

Занести в лабораторную тетрадь вольтамперные характеристики и условные обозначения диодов.

Вычертить в лабораторной тетради схемы проведения эксперимента (рисунки 5 - 11). вольтамперный диод ток стабилитрон

Порядок выполнения работы и обработки экспериментальных результатов

Исследование параметров выпрямительного диода.

Собрать схему для измерения сопротивления диода (рисунок 5).
(модель диода general2 - BY228)

Измерить сопротивление при токах (ohmmeter current) 0,01; 1, 10 мкА и 1 мА.

Эти же измерения выполнить для диода 1N4001

Рисунок 5 - схема измерения прямого сопротивления диода

Результаты измерений занести в таблицу 1.

Таблица 1 - зависимость сопротивления диода от величины тока

Собрать схему для исследования вольтамперной характеристики диода (рисунок 6)

• Собрать схему

• В текстовом редакторе создать файл:

• 0 0

• 1 1.5

• Щелкнуть по иконке источника PLS, указать путь к файлу, пуск.

• Зарисовать в масштабе осцилограмму

Рисунок 6 - схема для исследования вольтамперной характеристики диода

Собрать схему для исследования характеристик стабилитрона (рисунок 7).

• создать файл: name.txt:

• 0 0

• 1 8

• Зарисовать осциллограммы.

• Определить дифференциальное сопротивление для обратной ветви стабилитрона

Рисунок 7 - схема для исследования характеристик стабилитрона.

Исследование параметров динистора.

Собрать схему согласно рисунку 8. Функциональный генератор включить для выходного сигнала в форме «пилы» или синусоиды с амплитудой 50 В и частотой 100 Гц.

Наблюдать и зарисовать форму входного напряжения и напряжения на динисторе.

Определить - при каком напряжении начинается открытие динистора (Uотк).

Определить - при каком напряжении динистор закрывается(Uзак).

Измерить остаточное напряжение на динисторе при максимальном напряжении на входе (Uост).

Измеренные данные записать в таблицу 2.

Таблица 2 - параметры динистора

Рисунок 8. - схема для исследования параметров динистора.

На рисунке 9 приведена схема так называемого релаксационного генератора. Схема включает интегрирующую цепочку (RC). Когда напряжение на конденсаторе достигнет напряжения Uост динистора, он разрядится через лампу. Частота импульсов зависит от постоянной времени RC. Осциллограф измеряет напряжение на конденсаторе и на лампе R2.

Рисунок 9 - генератор импульсов на динисторе.

Соберите схему. Выполните измерение периода импульсов при значениях сопротивления резистора . R1 6 до 24 кОм с шагом 6 кОм. Результаты измерений и значения постоянной времени цепочки (R1C1) запишите в таблицу 3.

Таблица 3 - зависимость периода импульсов от постоянной времени интегрирующей цепочки.

Требования к отчету

Отчет по лабораторной работе должен содержать:

- Условные обозначения диодов и их вольтамперные характеристики.

- Схемы для проведения исследований в среде Multisim (Electronics Workbench)

- Осциллограммы входного напряжения и напряжения на диоде, стабилитроне, динисторе и на выходе генератора импульсов..

- Таблицу зависимости сопротивления диода от тока (таблица 1)

- Таблицу с параметрами динистора (таблица 2)

- Результаты измерений частоты генератора на динисторе (таблица 3)

Контрольные вопросы

- Какие приборы включаются в группу диодов.

- Как называются выводы приборов из группы диодов.

- Назовите основные параметры выпрямительного диода.

- Назовите основные параметры стабилитрона.

- Назовите основные параметры динистора.

- При каких условиях происходит включение динистора.

Размещено на Allbest.ru