Исследование характеристик и параметров силовых полупроводниковых диодов.
Выполнил студент группы ЭЭ-211НВ:
Манин А.С
Проверил преподаватель:
Кузнецов Е.М.
Нижневартовск 2013
Цель работы: получение вольт-амперных и переходных характеристик силовых диодов, определение по ним статических и динамических параметров, получение навыков по выбору диодов для устройств силовой электроники.
Схемы установок
а б
Рис. 2.4. Установка для исследований силовых диодов (а) и график ВАХ (б)
а б
Рис. 2.5. Установка для измерения динамических параметров силовых диодов (а) и осциллограмма коммутации диодного тока (б)
Уравнение ВАХ силовых диодов и формулы для расчета статических и динамических параметров.
Вольт - амперная характеристика (ВАХ) диодов при малых токах совпадает с ВАХ p–n-перехода:
где – тепловой ток; – температурный потенциал перехода, равный при нормальной температуре 25 мВ; – технологический коэффициент, близкий к единице.
Время обратного восстановления диодов:
Заряд восстановления запирающих свойств диода определяется как:
где – заряд рассасывания неосновных носителей; – заряд спада обратного тока.
Динамическое сопротивление определяется по показаниям измерительного пробника:
Осциллограммы и графики ВАХ исследуемых диодов.
1.Установил органы управления двухлучевым осциллографом в соответствии с рис. 2.4 и включил виртуальную лабораторную установку нажатием кнопки , расположенной на основной панели окна Multisim (рис. 2.4). На ВАХ, появившейся на экране, по горизонтали отсчитывается напряжение на диоде (цена деления 200 Мв/см), по вертикали – прямой ток (цена деления 10 А/см). Снял осциллограмму и оценить с помощью визирной линии величину порогового напряжения диода.
2. Снял по точкам прямую ветвь ВАХ диода , устанавливая последовательно источником прямой ток диода равным 0,5 А; 1,0 A; 3,0 A; 5,0 A; 10,0 A; 15,0 A; 30,0 A и измеряя пробником прямые напряжения диода. Результаты измерений занес в табл. 2.3 и построил по ним график прямой ветви ВАХ. С помощью кусочно-линейной аппроксимации определить параметры и эквивалентной схемы выпрямительного диода. Полученные данные занес в таблицу 2.3.
3. Для указанных в табл. 2.3 значений прямого тока измерил с помощью пробника переменную составляющую прямого напряжения выпрямительного диода и рассчитал его динамическое сопротивление для этих значений прямого тока. Построил график зависимости динамического сопротивления диода от прямого тока.
4. Заменил в схеме установки (рис. 2.4) источник тока на источник обратного напряжения. Снял по точкам обратную ветвь ВАХ диода , устанавливая этим источником значения напряжения согласно табл. 2.3 и измеряя пробником обратный ток . Результаты измерений занес в табл. 2.3 и построить график обратной ветви ВАХ для . Провести аналогичные измерения и построения для быстродействующего диода и диода Шоттки.
5.Собрал схему рис. 2.5, а для измерения динамических параметров быстродействующих диодов, установил органы управления осциллографом XSC1 согласно рис. 2.5, б; перевел генератор сигналов в режим формирования выходного переменного напряжения прямоугольной формы с амплитудой 100 В и частотой следования 150 Гц. Включил моделирующую установку кнопкой и снял осциллограмму коммутации тока (рис. 2.5) в быстродействующих диодах.
Осциллограмма переключения силового диода MBR 3545 с прямого тока на обратный.
6. Подбором соответствующей скорости развертки (см. рис. 2.6) получил осциллограммы переходного процесса коммутации тока диодов. Определил по ним время рассасывания , время спада обратного тока , время обратного восстановления и амплитуду обратного тока у быстродействующих диодов; рассчитал заряды , и . Результаты измерений и расчетов занес в табл. 2.4.