Автор работы: Пользователь скрыл имя, 02 Ноября 2011 в 07:39, лабораторная работа
Цель работы: Исследовать режимы работы полупроводниковых диодов. Экспериментально построить ВАХ диода и обратную ветвь ВАХ стабилитрона. Исследовать принцип работы параметрического стабилизатора напряжения и диодных ограничителей.
Оборудование: компьютерная программа Electronics Workbench
Исходные данные:
Диоды: SB350
GP10B
Стабилитрон № 2
Выполнение работы:
Собирается схема ( Рис.1).
Министерство образования и науки РФ
Федеральное
агентство по образованию
Новосибирский государственный технический университет
Кафедра Автоматики
Лабораторная работа №1
По
курсу «Вычислительные машины, системы
и сети»
Исследование
полупроводниковых
приборов
Факультет: АВТ
Группа:
Студенты:
Бригада: 2
Преподаватель: Кляуз
А. П.
Новосибирск
2011
Цель
работы: Исследовать режимы работы полупроводниковых
диодов. Экспериментально построить ВАХ
диода и обратную ветвь ВАХ стабилитрона.
Исследовать принцип работы параметрического
стабилизатора напряжения и диодных ограничителей.
Оборудование: компьютерная программа Electronics Workbench
Исходные данные:
Диоды: SB350
GP10B
Стабилитрон № 2
Выполнение работы:
Рис.1. Схема
для экспериментального построения прямой
ветви ВАХ диода.
E (B) | 0 | 0,5 | 1 | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 | 12 |
Iд (мА) | 0 | 0,145 | 0,932 | 2,806 | 6,706 | 10,65 | 14,62 | 18,59 | 22,57 |
Uд (мВ) | 0 | 427,3 | 533,7 | 596,9 | 647 | 673,7 | 692 | 705,9 | 717,2 |
E (B) | 0 | 0,5 | 1 | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 | 12 |
Iд (мА) | 0 | 0,071 | 1,614 | 3,523 | 7,435 | 11,38 | 15,35 | 19,32 | 23,3 |
Uд (мВ) | 0 | 146,8 | 193,1 | 238,5 | 282,5 | 307,7 | 325,5 | 339,2 | 354 |
3. Собирается
схема (Рис.2).
Рис.2. Схема
для экспериментального построения обратной
ветви ВАХ диода.
E (B) | 0 | 1 | 2 | 4 | 5 | 6 | 8 | 10 | 12 | 13 |
Iд (мкА) | 0 | 0,184 | 0,284 | 0,484 | 0,584 | 0,684 | 0,884 | 1,084 | 1,284 | 1,384 |
Uд (В) | 0 | 1,0 | 2,0 | 4,0 | 5,0 | 6,0 | 8,0 | 10,0 | 12,0 | 13,0 |
E (B) | 0 | 0,5 | 1 | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 | 12 |
Iд (мкА) | 0 | 65,76 | 65,98 | 66,09 | 66,3 | 66,5 | 66,7 | 66,9 | 67,1 |
Uд (В) | 0 | 0,467 | 0,967 | 1,967 | 3,967 | 5,967 | 7,967 | 9,97 | 11,97 |
ВАХ диодов
Рис.
3. ВАХ диодов
Рис.4.
Схема для построения обратной ветви ВАХ
стабилитрона.
E (B) | 0 | 1 | 2 | 4 | 5 | 6 | 8 | 10 | 12 | 14 |
Iст.обр (мА) | 0 | 0,101 | 0,102 | 0,104 | 1,814 | 3,738 | 7,623 | 11,52 | 15,43 | 19,34 |
Uст. обр (В) | 0 | 0,949 | 1,949 | 3,948 | 4,093 | 4,131 | 4,188 | 4,238 | 4,285 | 4,33 |
Рис. 5. ВАХ диодов
Напряжение стабилизации: Uст ≈ 4 В.
Дифференциальное сопротивление стабилитрона: rст = ΔUст / ΔIст
rст
= (4,33 – 4,093) / (19,34 – 1,814) = 13,5 (Ом)
9. Собирается схема ( Рис.6).
Рис.6. Параметрический
стабилизатор напряжения
10. Заполняется таблица.
Rн (Ом) | Iн (мА) | Uн (В) | Iст (мА) | I (мА) |
100 | 42,23 | 4,224 | 10,35 | 52,59 |
300 | 15,06 | 4,518 | 36,54 | 51,61 |
1000 | 4,625 | 4,625 | 46,62 | 51,25 |
Uн (В)
Iн (мА)
Рис.7.
Нагрузочная характеристика схемы
11. Собирается схема (Рис.8).
Рис.8. Последовательный
ограничитель со смещением
12. На вход подается напряжение частотой 1 кГц и амплитудой 10 В. Получаем осциллограммы входного (цвет осциллограммы - черный) и выходного (цвет осциллограммы - красный) напряжений.
Рис.9. Осциллограмма
последовательного ограничителя со смещением
На ВАХ диодов SB350 и GP10B при прямом включении видно различие в напряжении “пятки” у диодов т.к. диоды изготавливаются из различных полупроводников. На ВАХ диодов SB350 и GP10B при обратном включении можно увидеть что тепловые токи у диодов имеют различные значения из этого следует что, чем больше напряжение “пятки” тем меньше тепловой ток и наоборот. Это утверждение подтверждается следующим уравнением: Uд=φтln((Iд+Io)/Io). Проанализировав оба графика, можно определить, что диод SB350 – германиевый, а GP10B – кремниевый.
При прямом включении сопротивление постоянному току определяется по формуле
Rпр = Uд/Iд. Так как φт~26мВ, то сопротивление будет расти с уменьшением прикладываемого к диоду напряжения (диод будет приближаться к закрытому состоянию). У разных диодов при одинаковом приложенном напряжении сопротивление постоянному току будет больше у того, у кого меньше значение теплового тока.
При прямом включении сопротивление переменному току определяется по формуле rпр=dU/dI= φт/(Iд+Io). Следовательно, сопротивление растёт с уменьшением протекающего через диод тока, а у разных диодов при одинаковом протекающем токе сопротивление переменному току будет больше у того, у кого меньше значение теплового тока.
Сопротивление
постоянному току при обратном включении
определяется по закону Ома, и, следовательно,
должно быть велико, так как при
больших напряжениях ток
Сопротивление переменному току при обратном включении определяется по формуле: rпр=dU/dI= φт/ (Iд+Io). Так как φт~26мВ, а Iд~Io, сопротивление переменному току будет больше, чем постоянному. А при прочих равных условиях оно будет больше у диода с меньшим тепловым током.
Стабилитрон, в отличие от диода работает в режиме обратного пробоя, и, следовательно, обладает ёще одной характеристикой – напряжением стабилизации