Снятие вольтамперной характеристики полупроводникового диода

M Лабораторное занятие

Снятие вольтамперной характеристики полупроводникового диода

Цель занятия: Научиться опытном путем снимать вольт-амперные характеристики полупроводниковова диода

Теоретический учебный материал

Двухэлектродный полупроводниковый элемент – диод содержит n- и p- проводящие слои (рисунок1)в n-проводящем слое в качестве свободных носителей заряда преобладают электроны, а в р- проводящем слое – дырки. Существующий между этими слоями р-n переход имеет внутренний потенциальный барьер, препятствующий соединению свободных носителей заряда. Таким образом, диод блокирован.

р- n переход   P N   условное обозначение:   анод катод Рисунок 1

При прямом приложении напряжений («+» к слою р, «-»к слою n ) потенциальный барьер уменьшается, и диод начинает проводить ток (диод открыт).при обратном напряжении потенциальный барьер увеличивается (диод заперт). В обратном направлении протекает только небольшой ток утечки, обусловленный неосновными носителями.

Ход работы:

Снять вольтамперную характеристику полупроводникового диода в прямом и обратном направлениях.

 

Порядок выполнения эксперимента

К диоду (рисунок2)при прямой полярности приложите напряжение постоянного тока Uпр, величины которого указаны в таблице 1, измерьте с помощью мультиметра соответствующие токи Iпр и их значение занесите в таблицу. Используйте при этом схему измерения с погрешностью по току.

а) Прямая полярность	б) Обратная полярность

Рисунок2

Таблица 1

Uпр, В		0, 1	0, 2	0, 3	0, 4	0, 5	0, 6	0, 65	0, 7	0, 75
Iпр, мА

 

· Измените полярность диода, переключите вольтметр для измерений с погрешностью по напряжению как показано на рис.2, б и повторите эксперимент при величинах обратных напряжений, указанных в таблице 2. Для получения напряжений больше 15В соедините два источника последовательно.

Таблица 2

Uобр, В		2, 5
Iобр, мкА

 

Точные измерения обратного тока ( Iобр ) возможны только с помощью высокочувствительного мультиметра.

1. Содержание отчета:

· Перенесите измеренные данные из таблиц на график (рисунок3)постройте вольтамперную характеристику диода.

Рисунок 3

Сделайте выводы по работе:

`

проводящим?

Ответ: ________________________

Лабораторное занятие 12

Экспериментальное исследование однополупериодного выпрямителя.

Цель занятия: Опытным путем изучить свойства однополупериодного выпрямителя.

 

Теоретический учебный материал:

В цепи с полупроводниковом диодом (рисунок1)установившийся ток может протекать только при определенной полярности приложенного к диоду напряжения. При измерении полярности напряжения диод запирается и ток прекращается. В цепи переменного (синусоидального) напряжения ток протекает только в течение той полуволны, когда диод открыт. Полуволна другой полярности подавляется. В результате в цепи имеет место ток одного направления. Для уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения применяются сглаживающие фильтры. Простейшим фильтром является конденсатор, подключенный параллельно нагрузке.

Рисунок1

 

При исследовании выпрямителей применяются следующие обозначения:

 

uвх, Uвх – мгновенное и действующее значение синусоидального входного напряжения;

ud, Ud, Udmax, Udmin – мгновенное, среднее, максимальное, минимальное значения выходного (выпрямительного) напряжения;

fn – частота пульсаций выходного напряжения;

m=fпульс/fвх – число пульсаций выпрямленного напряжения за один период напряжения питания;

kпульс=Δ Uпульс/Ud=(Udmax-Udmin)/Ud- коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения.

 

В данной работе используется одна фаза трехфазного источника напряжений.

Ход работы:

Задание

Исследовать выпрямительное действие полупроводникового диода в составе однополупериодного выпрямителя.

 

Сделайте выводы по работе.

 

Вопрос 1: Почему максимальное значение выпрямленного напряжения

Umax не совпадает с амплитудой входного напряжения?

Ответ: _______________________

 

Вопрос 2: Что произойдет при изменении полярности диода в цепи

(рисунок2)

Ответ: _______________________

 

Вопрос 3: Каково обратное напряжение диода в схеме со сглаживающим

конденсатором?

Ответ: _______________________

 

Вопрос 4: Какое действие оказывает сглаживающий конденсатор на

амплитуду пульсации напряжений?

Ответ: _______________________

Лабораторное занятие 13

Задание

Исследовать свойства мостового выпрямителя с помощью осциллографа и мультиметра.

 

Исследование стабилитрона

Общие сведения

Наличие почти горизонтального участка на вольтамперной характеристике стабилитрона делает его пригодным для стабилизации постоянного напряжения на нагрузке. Для этого нагрузку включают параллельно стабилитрону и подсоединяют к источнику через балластный резистор.

 

Экспериментальная часть

Задание 1

Исследовать зависимость выходного напряжения и тока стабилитрона от входного напряжения в цепи параметрического стабилизатора напряжения.

 

Задание 2

Исследовать влияние тока нагрузки Iн на величину тока стабилитрона.

 

Триодный тиристор

Общие сведения

Триодные тиристоры, обычно называемые просто тиристорами (рис.1), имеют четыре слоя p-n-p-n, один из которых соединен с внешним управляющим электродом (УЭ). Это позволяет приводить цепь катод (К) / анод (А) тиристора в открытое состояние напряжением управления, подаваемым между управляющим электродом и катодом.

Тиристор может быть также переведен в открытое состояние катодно-анодным напряжением. Однако этого способа, если возможно, следует избегать, чтобы не разрушить тиристор.

тиристор условное обозначение рис. 1

Будучи отпертым, тиристор сохраняет проводящее состояние, даже когда напряжение на управляющем электроде выключается. Цепь катод/анод возвращается к запертому состоянию, когда анодный ток уменьшается ниже минимальной величины (тока удержание Iуд).

 

Экспериментальная часть

 

Задание

Исследовать процессы отпирания и запирания тиристора. Снять статические вольтамперные характеристики цепи управления и анодной цепи тиристора, а также начальный участок динамической характеристики с помощью осциллографа.

 

Логический элемент AND (И)

Общие сведения

Элемент И имеет несколько входов и один выход. Выход приобретает значение 1 только тогда, когда все входы данного логического элемента имеют значение 1. его условное обозначение показано на рис. 1а.

 

Экспериментальная часть

Задание

Исследовать свойства элемента И с тремя входами со следующим соответствием сигналов

 

0В ≡ сигнал 0 ≡ уровень низкого потенциала,

+ 15В ≡ сигнал 1 ≡ уровень высокого потенциала.

 

Логический элемент OR (ИЛИ)

 

Общие сведения

Элемент ИЛИ, также как и элемент И, имеет несколько входов и один выход. Выход приобретает значение 1, когда хотя бы один вход данного логического элемента имеет значение 1. Его условное обозначение показано на рис. 2а.

 

Экспериментальная часть

Задание

· Исследовать свойства элемента ИЛИ с тремя входами со следующим соответствием сигналов: 0В ≡ сигнал 0≡ уровень низкого потенциала, +15В≡ сигнал 1 ≡ уровень высокого потенциала.

Логический элемент NOT (НЕ)

Общие сведения

Логические элементы НЕ отрицают входной сигнал, т.е. они преобразуют сигналы 1 в сигналы 0 и наоборот. Они всегда имеют по одному входу и одному выходу. Используются наряду с другими элементами в цифровых инверторах и логических устройствах. Условное обозначение элемента НЕ показано на рис. 3а.

 

Экспериментальная часть

Задание

Проведя необходимые измерения, исследовать свойства элемента НЕ.

 

M Лабораторное занятие

Снятие вольтамперной характеристики полупроводникового диода

Поделиться: