Определение основных характеристик стабилитрона и исследование параметрического стабилизатора напряжения

Общие сведения

Стабилитрон представляет собой кремниевый диод, характеристика которого в открытом состоянии такая же, как у выпрямительного диода. Отличие стабилитрона заключается в относительно низком напряжении пробоя при обратном напряжении. Когда это напряжение превышено, ток обратного направления возрастает (пробой Зенера). В выпрямительных диодах такой режим является аварийным, а стабилитроны нормально работают при обратном токе, не превышающем максимально допустимого значения.

Наличие почти горизонтального участка на вольтамперной характеристике стабилитрона делает его пригодным для стабилизации постоянного напряжения на нагрузке. Для этого нагрузку включают параллельно стабилитрону. Чтобы избежать перегрузки, последовательно со стабилитроном включают балластный резистор. Величина его вычисляется следующим образом:

 

R_БАЛ = (U_РАБ - U_СТ) ¤ (I_СТ + I_НАГР),

где U_РАБ - приложенное рабочее напряжение,

U_СТ - напряжение стабилизации стабилитрона испытываемого типа,

I_СТ - допустимый ток стабилизации,

I_Н - ток в резисторе нагрузки R_Н, включенном параллельно стабилитрону.

Экспериментальная часть

Задание

Снять с помощью осциллографа вольтамперную характеристику и определить напряжение стабилизации U_СТ стабилитрона. Исследовать зависимость выходного напряжения и тока стабилитрона от входного напряжения в цепи параметрического стабилизатора напряжения.

Порядок выполнения эксперимента

Собирать цепь согласно принципиальной схеме (рисунок 2.22) или монтажной (рисунок 2.23). Подайте на вход синусоидальное напряжение от генератора напряжения специальной формы частотой 0, 5…1 кГц максимальной амплитуды.

Включить и настроить осциллограф в режиме X-Y. Включить инвертирование вертикального входа.

 

Рисунок 5.22 Принципиальная схема стабилитрона

Рисунок 5.23 Монтажная схема стабилитрона

 

Перенести изображение с экрана осциллографа на график (рисунок 5.24).

Определить по осциллограмме напряжение стабилизации, напряжение на стабилитроне при прямом токе, дифференциальное сопротивление в середине диапазона стабилизации.

 

Рисунок 5.24 Изображение экрана осциллографа

 

Увеличить частоту в 10 раз и посмотрите, как изменится вольтамперная характеристика. Объяснить почему.

Соберите цепь параметрического стабилизатора согласно принципиальной схеме (рисунок 5.25) сначала не включая в неё сопротивление нагрузки.

Включите генератор напряжений и, изменяя постоянное напряжение на входе стабилизатора от 0 до максимального значения 13…14 В, снимите зависимость выходного напряжения от входного на холостом ходу. Результаты записать в таблице 5.5

 

Рисунок 5.25 цепь параметрического стабилизатора

 

Таблица 5.5

UВХ, В
UВЫХ, В				5, 7	5, 76	5, 78	5, 8

 

Установите максимальное напряжение на входе и, включая различные сопротивление нагрузки, согласно таблице 5.6, снимите зависимость выходного напряжения стабилизатора от тока нагрузки.

 

Таблица 5.6

 

RН Ом	∞			47+22	47+10		33+10
IН, мА	0 (х.х.)	37, 2	54, 4	70, 6	73, 1	79, 7	83, 1	89, 3
UВЫХ, В	5.8	5, 56	5, 7	4, 96	4, 3	3, 93	3, 9	3, 1

 

На рисунке 5.26 и рисунке 5.27 представлены графики U_ВЫХ (U_ВХ) и U_ВЫХ (I_Н).

 

Рис. 5.26 График U_ВЫХ (U_ВХ)

Рис. 5.27 График U_ВЫХ (I_Н)

 

На графиках укажите минимально допустимое входное напряжение, максимально допустимый ток нагрузки и определите коэффициенты стабилизации по напряжению и по току, приняв U_{ВХ НОМ} = 8 В и I_Н.НОМ = 80 мА.

Экспериментальное снятие вольтамперной характеристики светодиода

Общие сведения

В случаях, когда полупроводниковые диоды выполнены из таких материалов как арсенид галлия или фосфид галлия, часть подводимой к ним электрической энергии преобразуется не в тепло, как в других полупроводниках, а в световые потоки с намного более короткой длиной волны. Цвет излучения определяется выбором соответствующего материала и присадками. Цвет может быть инфракрасным, красным, желтым, оранжевым, зеленым или голубым.

Экспериментальная часть

Задание

Снять вольтамперную характеристику светодиода посредством осциллографа. Изучить влияние напряжения U_СД и тока I_СД светодиода на световую эмиссию.

Порядок выполнения эксперимента

Собрать цепь согласно схеме (рисунок 5.28). Включите осциллограф в режиме X – Y, на горизонтальный вход (Х) подайте напряжение со светодиода, а на вертикальный (Y) – напряжение с сопротивления, пропорциональное току. Включите инвертирование канала Y, чтобы прямому напряжению на светодиоде соответствовало отклонение луча осциллографа вверх. Обычный диод шунтирует светодиод в обратном направлении для предотвращения его пробоя.

 

Рисунок 5.28 Цепь исследуемого светодиода

 

Перерисовать осциллограмму на график (рисунок 5.29). По осциллограмме определите прямое напряжение на светодиоде.

Собрать цепь согласно схеме (рисунок 5.28) и изменять входное напряжение последовательными шагами, как указано в таблице 5.6 измерить прямое напряжение U_СД и ток I_СД светодиода с помощью мультиметра и оцените визуально светоизлучение (отсутствует, слабое, среднее, сильное). Занести данные в таблицу.

На рисунке 5.29 постройте график вольтамперной характеристики светодиода, снятую на постоянном токе (в том же масштабе, что и осциллограмма).

 

 

 

 

 

Рисунок 5.29 График ВАХ светодиода

 

Рисунок 5.30

 

Таблица 5.6

 

UВХ, В	UСД, В	IСД, мА	светоизлучение
	1, 79	0, 02	слабое
	1, 90	2, 1	слабое
	1, 96	4, 1	среднее
	2, 01	6, 2	среднее
	2, 06	8, 2	среднее
	2, 1	10, 1	сильное
	2, 14	12, 2	сильное
	2, 17	13, 3	сильное

 

⇐ Предыдущая6789101112131415Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. Cущностные характеристики техники
2. I Общая характеристика эфирномасличного сырья
3. I. ТОВАРОВЕДНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СЫРЬЯ
4. II Модуль. Криминологическая характеристика отдельных видов преступности
5. II – Предопределение, избрание и свобода воли
6. II. ХАРАКТЕРИСТИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
7. III Криминалистическое исследование материалов, веществ, изделий из них и следов их применения.
8. III. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ХИМИЧЕСКИХ
9. IХ.Определение рыночной стоимости затратным подходом
10. Quest15Исследование материалов документов
11. V Криминалистическое исследование видео- и фонограмм, средств видео- и звукозаписи и информации, зафиксированной с их помощью.
12. V5: Характеристики временных рядов