Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии


ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ СТАБИЛИТРОНОВ



Цель работы: изучить принцип работы, снять вольтамперную характеристику и определить основные параметры маломощного стабилитрона.

 

2.1.1. КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Стабилитрон представляет собой кремниевый диод, характеристика которого в открытом состоянии такая же, как у выпрямительного диода. Отличие стабилитрона - в относительно низком напряжении пробоя при обратном напряжении. Когда это напряжение превышено, ток обратного направления возрастает скачком (эффект Зенера). Величина напряжения на p-n переходе в режиме электрического пробоя слабо зависит от величины обратного тока стабилитрона и остается практически постоянным при значительном его изменениях (Рис.2.1.1а). В выпрямительных диодах такой режим является аварийным, а стабилитроны нормально работают при обратном токе, не превышающем максимально допустимого значения IСТ.max .Рабочий участок ВАХ стабилитрона ограничен максимальным и минимальным токами стабилизации. Максимальный ток определяется допустимой для данного прибора мощностью рассеяния, а минимальный – началом устойчивого пробоя p-n перехода.

Чтобы избежать перегрузки, последовательно со стабилитроном включают балластный резистор. Величина его вычисляется следующим образом:

 

RБАЛ = (UВХ - UСТ) ¤ (IСТ + IНАГР), (2.1.1)

где UВХ - приложенное входное напряжение,

UСТ - напряжение стабилизации стабилитрона испытываемого типа,

IСТ - выбранный рабочий ток стабилитрона,

IН - ток в резисторе нагрузки RН, включенном параллельно стабилитрону.

Свойства стабилитронов делают их пригодными для стабилизации и ограничения напряжений.

Стабилитроны применяются в схемах параметрических стабилизаторов напряжения, которые часто используются в качестве источников опорного напряжения в схемах сравнения напряжений устройств автоматического регулирования. При этом степень стабилизации напряжения зависит от угла наклона рабочего участка ВАХ, который и определяет величину дифференциального сопротивления rдиф стабилитрона при электрическом пробое p-n перехода.

У стабилитронов прямая ветвь также имеет почти прямоугольный излом ВАХ, что позволяет использовать их для параметрической стабилизации и в схемах ограничения напряжения. Стабилитрон, работающий на прямой ветви ВАХ, называется стабистором.

К основным параметрам стабилитронов относятся:

UСТ – напряжение стабилизации: значение напряжения при протекании номинального тока стабилизации;

UCТ - нестабильность напряжения стабилизации;

IСТ – номинальное значение тока стабилизации;

IСТ. min, IСТ. max. – граничные значения постоянного тока, протекающего через стабилитрон в режиме пробоя;

 

 

 


Рис. 2.1.1. а) вольтамперная характеристика стабилитрона; б) условное обозначение; в) схема замещения стабилитрона при его работе в режиме электрического пробоя.

 

РСТ. max - максимально допустимая мощность стабилитрона;

rД дифференциальное сопротивление стабилитрона: отношение приращения напряжения стабилизации к вызывающему его приращению тока стабилизации;

TKUСТ температурный коэффициент стабилизации: отношение относительного изменения напряжения стабилизации к абсолютному изменению температуры окружающей среды при постоянном значении тока стабилизации.

ПОРЯДОК И МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

2.1.2.1. Снять с помощью осциллографа вольтамперную характеристику стабилитрона и определить напряжение UСТ, используя измерительную схему рис. 2.1.2.

 

Рис.2.1.2. Схема снятия ВАХ стабилитрона с помощью осциллографа.

Указания

Соберите цепь согласно схеме (рис. 2.1.2.) и подайте на вход синусоидальное напряжение амплитудой 30 В частотой 50 Гц.

Включите и настройте осциллограф в режиме X-Y. Для чегоиз ряда кнопок выбора режима синхронизации нажмите кнопку «Х». Установите масштаб по оси Y, удобный для наблюдения прямой и обратной ветвей ВАХ.

Нажатием клавиши перевести осциллограф в режим открытого входа и установите линию развёртки луча по центру экрана. При переключении масштаба по оси Y может потребоваться корректировка расположения данной линии

Перенесите изображение с экрана осциллографа на график рис.2.1.3.

 

 

                   
                   
                   
                   
                   
                   

 


Рис. 2.1.3. ВАХ стабилитрона, полученная с помощью осциллографа.

 

2.1.2.2. Исследовать обратную ветвь ВАХ стабилитрона Iобр = f (Uобр) используя измерительную схему рис. 2.1.4.

 

 

Рис. 2.1.4. Схема исследований обратной ветви ВАХ

Указания

В качестве источника питания использовать регулируемый источник постоянного напряжения стенда «0 -30В». Напряжения на стабилитроне и на выходе источника Е следует измерять высокоточным цифровым вольтметром В7-22А (UСТ измерять с точностью 0, 01 В), ток стрелочным прибором Ц 4311.

Определите напряжение стабилизации Ucт стабилитрона. Для этого установите предел измерения амперметра 15 мА. Затем, плавно изменяя напряжение источника питания Е, наблюдайте за изменениями тока и напряжения на стабилитроне. До появления пробоя сопротивление стабилитрона очень велико, поэтому ток, протекающий через него очень мал (десятки мкА). При достижении напряжения на стабилитроне величины Uст ток через стабилитрон резко возрастает, а напряжение на нем перестает изменяться.

Изменяя напряжение источника питания Е «0…30В» от минимального до максимального значений, измеряйте ток протекающий через стабилитрон и напряжение на стабилитроне. Величины напряжений Е и Uобр устанавливать в соответствии с таблицей 2.1.1, при этом в области пробоя, предварительно определённого с помощью осциллографа (от 6, 5 до 7 В), зависимость I(uобр) необходимо исследовать более подробно для чего установить шаг изменения напряжения на стабилитроне Uобр – 0, 1В. Результаты измерений занесите в таблицу 2.1.1.

Таблица 2.1.1.

Е 2, 5            
UОБР, В       6, 5 6, 6 6, 7 6, 8 6, 9          
IОБР, мА                                

 

 

2.1.2.3. По результатам измерений приведенным в таблице 2.1.1, определить величину сопротивления Rб (R3) воспользовавшись выражением

. (2.1.2)

Указания

Для повышения точности определения величины сопротивления расчет R3 провести для нескольких точек, а результат усреднить.

2.1.2.4. По результатам приведенных в таблице измерений в середине рабочего участка ВАХ, соответствующего электрическому пробою p-n перехода, определить дифференциальное сопротивление стабилитрона воспользовавшись выражением

rдиф= . (2.1.3)

2.1.2.5. Исследовать прямую ветвь ВАХ стабилитрона, воспользовавшись схемой рис. 2.1.5.

 
 

 


Рис. 2.1.5. Схема исследований прямой ветви ВАХ.

Указания

Изменяя напряжение источника 0…30В устанавливать на стабилитроне напряжение UПР в соответствие с таблицей 2.1.2 и фиксировать значения тока протекающего через стабилитрон. Результаты измерений занести в таблицу 2.1.2.

Таблица 2.1.2.

UПР, В 0, 1 0, 2 0, 3 0, 4 0, 5 0, 6 0, 65 0, 7 0, 72 0, 74 0, 76 0, 78 0, 8
IПР, мА                            

 

2.1.2.6. Построить на одном графике прямую и обратную ветви ВАХ исследуемого стабилитрона. При этом для построения обратной ветви следует использовать растянутый масштаб в диапазоне обратных напряжений (0, 9 – 1, 1 Ucт).

 

Рис. 2.1.6. ВАХ стабилитрона.

Указания

В зависимости от полученных результатов измерений масштаб по осям графика может быть изменён.

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

2.1.3.1. Тема и цель занятия.

2.1.3.2. Условное графическое обозначение стабилитрона.

2.1.3.3. Схемы исследования стабилитронов.

2.1.3.4. ВАХ стабилитрона, полученная с использованием осциллографа.

2.1.3.5. Таблицы с опытными данными.

2.1.3.6. ВАХ стабилитрона.

2.1.3.7. Расчет балансного и дифференциального сопротивлений.

2.1.3.8. Выводы по работе.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

2.1.4.1. Объясните физический смысл лавинного пробоя p-n перехода.

2.1.4.2. Перечислите основные электрические и предельно допустимые эксплуатационные параметры стабилитрона и объясните их содержание.

2.1.4.3. Используя построенную ВАХ стабилитрона, найдите напряжение на стабилитронах при встречно - последовательном (Iст = 5мА) и встречно-параллельном включении (Iст = 10 мА). Дайте схемы этих включений.

2.1.4.4. Изобразите схему замещения стабистора, найдите параметры этой схемы, используя полученную ВАХ стабилитрона.

2.1.4.5. Какие возможности дает последовательное соединение стабилитронов, и какие условия нужно соблюдать при этом?

2.1.4.6. Допустимо ли параллельное соединение стабилитронов? Если да, то, какие это даст преимущества, если нет, то почему?

ЛИТЕРАТУРА. [1] – c. 40 – 41, [2] – с. 40…43, [3] – с. 30…32, 41…42, [6] – 33…36.


Поделиться:



Популярное:

  1. II. Исследование дактилокарт
  2. II. Сравнительное исследование
  3. А. И. Черевко. Расчет и выбор судовых силовых трансформаторов для полупроводниковых преобразователей. Севмашвтуз, 2007.
  4. Выявление условий возникновения и исследование резонанса напряжений в цепи синусоидального тока при последовательном соединении катушки индуктивности и батареи конденсаторов.
  5. Выявление условий возникновения и исследование резонанса токов в цепи синусоидального тока при параллельном соединении катушки индуктивности и батареи конденсаторов.
  6. Глава 105. Исследование городка Шима
  7. Глава 2. Исследование и оценка в психологии личности
  8. Глава 3. Исследование феномена профессионального стресса медицинских работников в процессе профессиональной деятельности
  9. Глава 7 Психолого-криминалистическое исследование загадочной смерти
  10. Глава IV. ИССЛЕДОВАНИЕ ПСИХИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
  11. Запоминающие элементы полупроводниковых ЗУ
  12. ИССЛЕДОВАНИЕ АКТИВНОГО ДВУХПОЛЮСНИКА


Последнее изменение этой страницы: 2016-05-03; Просмотров: 959; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2024 год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! (0.028 с.)
Главная | Случайная страница | Обратная связь