Снятие данных с помощью осцилографа.

Томский политехнический университет»

_______________________________________________________________________________________

Институт ЭНИН

Кафедра ЭПЭО

Лабораторная работа №1

«Исследование вольт-амперНых характеристик выпрямительных диодов и стабилитронов»

Выполнили:

студенты группы 5А13

Боровик К.О.

Косилова Д.Ю.

Трофимович К.А.

Проверил:

Преподаватель

Тимошкин В.В.

Томск – 2012

Цель работы: изучение основных свойств выпрямительных диодов и стабилитронов по их вольтамперным характеристикам.

Оборудование, используемое в лабораторной работе:лабораторный стенд, блок №1, комбинированный прибор «Сура», мультиметры, соединительные провода.

Исследуемые схемы.

Схема подключения диода в прямом направлении:

Схема подключения диода в обратном направлении:

Схема подключения стабилитрона в прямом направлении:

Схема подключения стабилитрона в обратном направлении:

Результаты исследований

Регистрация прямой ветви ВАХ выпрямительных диодов и стабилитрона

Диод КD 226

Прямая ветвь ВАХ диода KD 226:

Диод KD 522

Прямая ветвь ВАХ диода KD 522:

Диод IN 5819

Прямая ветвь ВАХ диода IN 5819:

Стабилитрон КС 456

Прямая ветвь ВАХ стабилитрона КС 456:

Регистрация обратной вети ВАХ выпрямительных диодов и стабилитрона

Диод КD 226

Обратная ветвь ВАХ диода KD 226:

Диод KD 522

Обратная ветвь ВАХ диода KD 522:

Диод IN 5819

Обратная ветвь ВАХ диода IN 5819:

Стабилитрон КС 456

Обратная ветвь ВАХ стабилитрона КС 456:

Расчет сопротивлений:

Статическое сопротивление при прямом включении диода:

· KD 226

· KD 522

· IN 5819

Дифференциальное сопротивление при прямом включении диода:

· KD 226

· KD 522

· IN 5819

Статическое сопротивление при обратном включении диода:

· KD 226

· KD 522

· IN 5819

Статическое сопротивление при прямом включении стабилитрона:

Динамическое сопротивление при прямом включении стабилитрона:

Статическое сопротивление при обратном включении стабилитрона:

Снятие данных с помощью осцилографа.

Полученные осциллограммы:

Вывод:

В ходе проделанной работы исследовали ВАХ диода и стабилитрона, полученные ВАХ близки к теоретическим ВАХ идеальных приборов. Научились пользоваться осциллографом и снимать с его помощью различные данные.

Выпрямляющее свойство диода объясняется тем, что диод обладает вентильными свойствами. Анализируя графики, видно, что при прямом напряжении ток постепенно возрастает, затем начинается участок быстрого возрастания прямого тока. При увеличении обратного напряжения ток в цепи практически отсутствует, что обусловлено дрейфом зарядов.

ВАХ стабилитрона при прямом напряжении аналогично ВАХ диода. При обратном напряжении наблюдается участок пробоя, в котором напряжение изменяется не значительно при достаточно большом изменении тока.

Графический метод является не точный, и обладает большой погрешностью.

Ответы на контрольные вопросы:

1. Выпрямительные диоды и стабилитроны представляют собой полупроводниковые приборы с одним электронно-дырочным переходом (p-n-переходом).

Одним из замечательных свойств p-n-перехода является вентильное свойство, т.е. способность его изменять свое сопротивление протекающему под действием напряжения внешнего источника току в зависимости от направления этого тока. Причем разница сопротивлений при прямом и обратном направлении тока может быть настолько велика, что в ряде случаев, например, для силовых диодов, можно считать, что ток протекает через диод только в одном направлении – прямом, а в обратном направлении ток настолько мал, что им можно пренебречь.

2. Основные параметры выпрямительного диода

По вольт-амперной характеристике выпрямительного диода можно определить следующие основные параметры, влияющие на его работу:

· Номинальный прямой ток I_{пр ср} – среднее значение тока, проходящего через открытый диод и обеспечивающего допустимый его нагрев при номинальных условиях охлаждения.

· Номинальное прямое напряжение U_{пр ср} – среднее значение прямого напряжения на диоде при протекании среднего прямого тока. Этот параметр является очень важным для обеспечения параллельной работы нескольких диодов в одной электрической цепи.

· Напряжение отсечки U_о , определяемое точкой пересечения линейного участка прямой ветви вольт-амперной характеристики с осью напряжений.

· Пробивное напряжение U_проб – обратное напряжение на диоде, соответствующее началу участка пробоя на вольт-амперной характеристике, когда она претерпевает излом в сторону резкого увеличения обратного тока.

· Номинальное обратное напряжение U_{обр ном} – рабочее обратное напряжение на диоде; егозначение для отечественных приборов составляет 0,5U_{обр ном} . Этот параметр используется для обеспечения последовательного включения нескольких диодов в одну электрическую цепь.

· Номинальное значение обратного тока I_{обр ном} – величина обратного тока диода при приложении к нему номинального обратного напряжения.

· Статическое сопротивление диода R_ст представляет собой его сопротивление постоянному току.

Кроме рассмотренной системы статических параметров в работе диодов важную роль играет система динамических параметров:

· Динамическое (дифференциальное) сопротивление R_дин играет важную роль и в рассмотрении процессов при обратном включении диода, например, в стабилитронах.

· Скорость нарастания прямого тока.

· Скорость нарастания обратного напряжения.

· Величина собственной ёмкости p–n-перехода силового диода C_бар .

В настоящее время на практике преимущественно применяется система так называемых предельных параметров, основными из которых являются:

· Максимально допустимый средний прямой ток I_{пр ср max} . Это максимально допустимое среднее за период значение прямого тока, длительно протекающего через прибор.

· Максимально допустимый ток перегрузки I_{прг max} . Это ток диода, длительное протекание которого вызвало бы превышение максимально допустимой температуры полупроводниковой структуры, но ограниченный по времени так, что превышение этой температуры не происходит.

· Максимально допустимый ударный ток I_{пр уд max} . Это максимально допустимая амплитуда одиночного импульса тока синусоидальной формы длительностью 10 мс при заданных условиях работы прибора, что соответствует половине периода тока частотой 50 Гц.

· Максимально допустимое импульсное повторяющееся напряжение I_{обр и п max} . Это максимально допустимое мгновенное значение напряжения, периодически прикладываемого к диоду в обратном направлении.

· Неповторяющееся импульсное обратное напряжение U_{обр и н max} – максимальное допустимое мгновенное значение любого неповторяющегося напряжения, прикладываемого к диоду в обратном направлении.

· Максимально допустимое постоянное обратное напряжение U_{обр max} – напряжение, соответствующее началу процесса лавинообразования в приборе (напряжение пробоя).

3. С увеличением температуры прямое падение напряжения уменьшается, что связано с уменьшением высоты потенциального барьера р-n-перехода и с перераспределением носителей заряда по энергетическим уровням.

4. Рабочая область стабилитрона определяется его напряжением стабилизации. Чем больше это напряжение, тем больше рабочая область на ВАХ стабилитрона.

5. Основным свойством выпрямительных диодов является то, что они преобразуют переменный ток в постоянный.

6. Диоды в схемах выбираются по основным параметрам: максимальное обратное напряжение и максимальный прямой ток.

7. Основное свойство стабилитрона – это использование особенности обратной ветви ВАХ на участке пробоя изменяться в широком диапазоне изменения токов при сравнительно небольшом отклонении напряжения, т.е. малому приращению напряжения соответствует большое изменение тока .

8. В схемах стабилитрон включается в обратном направлении.

Поиск по сайту: