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


Цель работы: Изучение полупроводников: диод, стабилитрон, тиристор, и схем выпрямления: однополупериодной, двухполупериодной и мостовой однофазного и трехфазного переменного тока. Источники питания.



Оборудование: Миниблоки полупроводниковый диод, мостовой выпрямитель, вольтметр, амперметр, виртуальные электроизмерительные приборы.

Краткая теория

 

Эффект p-n перехода в диодах

Двухэлектродный полупроводниковый элемент - диод содержит n - и p -проводящий слои (рис. 8.1). В n -проводящем слое в качестве свободных носителей заряда преобладают электроны, а в p -проводящем слое - дырки. Существующий между этими слоями p-n переход имеет внутренний потенциальный барьер, препятствующий соединению свободных носителей заряда. Таким образом, диод блокирован.

  Рис. 8.1  
При прямом приложении напряжений («+» к слою p, «—» 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.

Вольтамперная характеристика p-n перехода отражает ярко выраженную одностороннюю проводимость (рис. 8.2).

Рис. 8.2

Когда к р-п переходу приложено прямое напря­жение, то ток быстро возрастает с ростом напряже­ния. Когда же к р-n переходу приложено обратное напряжение, ток очень мал, быстро достигает насы­щения и не изменяется до некоторого предельного значения обратного напряжения Uпр, после чего рез­ко возрастает. Это так называемое напряжение про­боя, при котором наступает пробой р-n перехода и он разрушается.

Р-n переход является основой полупроводнико­вых диодов, которые применяются для выпрямления переменного тока и для других нелинейных преобра­зований электрических сигналов.

Рис. 8.3

Диод можно проверить путем измерения с помо­щью омметра прямого и обратного сопротивлений. Ве­личина этих сопротивлений характеризует способ­ность диода пропускать ток в одном направлении и не пропускать ток в другом направлении. Специальные диоды, кото­рые называются стабилитронами, предназначены для работы при напряжениях, превышающих напряже­ние пробоя. Эта область называется об­ластью стабилизации.

Маломощные стабилитроны выпускаются в кор­пусах из стекла или эпоксидной смолы, а мощные в металлическом корпусе с винтом. Схематическое обо­значение стабилитрона показано на рис. 8.4.

Рис. 8.4

Основными параметрами стабилитронов являют­ся максимальный ток стабилизации, обратный ток и обратное напряжение.

Полупроводниковый однополупериодный выпрямитель

В цепи с полупроводниковым диодом (рис. 8.3) установившийся ток может протекать только при определенной полярности приложенного к диоду напряжения. При изменении 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.

Однополупериодная схема

Эта схема изображена на Рис. 8.5., где Т — транс­форматор, D — полупроводниковый диод, a. R — на­грузка.

Рис. 8.5

Когда на верхнюю часть вторичной обмотки по­дан положительный полупериод переменного тока, на диод подается прямое напряжение, и он пропускает его, а когда отрицательный, то диод заперт. Через на­грузку протекает пульсирующий прерывистый ток (рис. 8.6). Сопротивление Rd диода непостоянно: оно определяется крутизной вольтамперной характери­стики в каждой точке. Однако, при включении пос­ледовательно с диодом нагрузки RH, сопротивление этой цепи становится равным Rd+RH, и характери­стику можно считать линейной (динамическая ха­рактеристика).

Вычислим среднее за период значение тока, вып­рямленного однополупериодным выпрямителем. Пусть переменное напряжение, подлежащее выпрям­лению, равно:

 

(8.1)

 

Рис. 8.6

 

Тогда выпрямленный ток, имеющий форму по­ловины синусоиды (рис. 8.8), равен:

(8.2)

(выражение (8.2) справедливо для каждой первой поло­вины периода).

 

Рис. 8.7

 

При исследовании выпрямителей применяются следующие обозначения:

 

o uВХ, UВХ мгновенное и действующее значения синусоидального входного напряжения;

o ud, Ud, Udmax, Udmin мгновенное, среднее, максимальное, минимальное значения выходного (выпрямленного) напряжения;

o fп частота пульсаций выходного напряжения;

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

o — коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения. В данной работе используется одна фаза трехфазного источника напряжений.


Поделиться:



Последнее изменение этой страницы: 2017-05-11; Просмотров: 572; 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! (0.017 с.)
Главная | Случайная страница | Обратная связь