Материал: Лаб работы (методичка)

2. РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ДИОДОВ

Пользуясь графиком 2.1, рассчитайте сопротивления постоянному

току rо и дифференциальные сопротивления rpn германиевого и кремниевого диодов в рабочей точке, соответствующей прямому току I = 10 мА.

Пользуясь графиком 2.1, рассчитайте сопротивление постоянному току и дифференциальное сопротивление германиевого диода в рабочей точке, соответствующей обратному напряжению U = 10 В.

Сопоставьте полученные значения сопротивлений.

3. РАСЧЕТ ВОЛЬТ-АМПЕРНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДИОДОВ

Подставляя в формулу для вольт-амперной характеристики идеализированного p-n-перехода зафиксированные в п. 1.1 значения тока I = 500 мкА

и соответствующего ему напряжения U, рассчитайте тепловой ток Iо германиевого p-n-перехода.

Используя вышеупомянутую формулу, рассчитайте значение напряжения, соответствующего прямому току I = 10 мА в идеализированном переходе.

Сопоставляя значения напряжения, соответствующего прямому току I = 10 мА для идеализированного перехода и реального диода, определите

падение напряжения на базе диода Uб и рассчитайте объемное сопротивления базы rб′.

Используя формулу для вольт-амперной характеристики реального перехода, рассчитайте прямую ветвь вольт-амперной характеристики германиевого диода в диапазоне изменения токов I = 0 … 20 мА; значения рассчитанных величин записывайте в табл. 2.4.

Таблица 2.4

U В

I мА

Используя табл. 2.4, постройте на графике 2.1 рассчитанную характеристику и сопоставьте ее с экспериментальной.

На графике 2.1 выполните кусочно-линейную аппроксимацию экспе-

риментальной характеристики и определите пороговое напряжение Uпор. Повторите вышеупомянутые действия для вольт-амперной характе-

ристики кремниевого диода. Значения рассчитанных величин записывайте в табл. 2.5, характеристику постройте на графике 2.1.

Таблица 2.5

U В

I мА

11

Лабораторная работа 3

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ДИОДОВ

Цель работы

1.Освоить методику исследования полупроводниковых приборов на переменном токе.

2.Исследовать работу полупроводниковых диодов в схемах выпрямителя, ограничителя и стабилизатора напряжения.

Подготовка к выполнению работы

1.Изучите разделы курса, посвященные применению полупроводниковых диодов и пробою p-n-перехода [1, п. 2.4, 2.8].

2.Изучите порядок выполнения работы и подготовьте протокол для

еевыполнения.

Порядок выполнения работы

1. ИССЛЕДОВАНИЕ ДИОДНОГО ВЫПРЯМИТЕЛЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

1.1. Исследование выпрямителя с резистивной нагрузкой

Соберите схему, приведенную на рис. 3.1, без подключения показанной пунктиром емкости и установите частоту и напряжение входного сиг-

нала fг = 1 КГц и Uг = 5 В.

Рис. 3.1

Установив переключатели входов каналов осциллографа в нижнее положение (АС – открытый вход) и одинаковые положения переключателей регулировки усиления каналов, получите на экране изображения (осциллограммы) входного и выходного сигналов.

Совместите осциллограммы на центральной горизонтальной оси экрана и нарисуйте их на графике 3.1.

Определите максимальные значения напряжений на входе выпрями-

теля Uвх макс= Uг макс и на его выходе (нагрузке) Uвых макс = Uн макс, определите разницу между ними и оцените, с чем она связана.

12

Графически определите среднее значение выпрямленного напряжение Uн ср и рассчитайте отношение Uн ср / Uн макс.

1.2. Исследование выпрямителя с фильтрующей емкостью

Подключите параллельно нагрузке фильтрующую емкость. Получите на экране осциллограмму выходного сигнала и нарисуйте

ее на графике 3.1.

Определите максимальное значение выходного напряжения Uн макс. Графически определите среднее значение выпрямленного напряже-

ния Uн ср и рассчитайте отношение Uн ср / Uн макс.

Оцените влияние фильтрующей емкости на величину выпрямленного напряжения.

2. ИССЛЕДОВАНИЕ ДИОДНОГО ОГРАНИЧИТЕЛЯ НАПРЯЖЕНИЯ

2.1. Исследование ограничения синусоидального напряжения сверху

Соберите схему, приведенную на рис. 3.2, установив опорное напряжение Uоп = Е1 = 2 В и напряжение входного сигнала Uг = 5 В.

Рис. 3.2

Получите на экране осциллограммы входного и выходного сигналов и нарисуйте их на графике 3.2.

Установите опорное напряжение Uоп = 5 В и также нарисуйте на графике 3.2 осциллограмму выходного сигнала.

Оцените влияние опорного напряжения на форму выходного сигнала.

2.2. Исследование ограничения синусоидального напряжения сверху и снизу

Соберите схему, приведенную на рис. 3.3, установив опорные напряжения Uоп1 = Е1 = 2 В и Uоп2 = Е2 = –3 В.

13

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ДИОДНОГО СТАБИЛИЗАТОРА НАПРЯЖЕНИЯ

3.1. Исследование обратной ветви вольт-амперной характеристики стабилитрона

Соберите схему, приведенную на рис. 3.5.

Рис. 3.5

Увеличивая обратное напряжение на стабилитроне Uобр = Е2, про-

следите за увеличением обратного тока Iобр.

Зафиксируйте величину обратного напряжения, соответствующего обратному току Iобр= 100 мкА. Эту точку можно считать началом пробоя p-n-перехода.

Изменяя обратное напряжение, снимите вольт-амперную характеристику стабилитрона в диапазоне изменения токов от 100 мкА до макси-

мально допустимого значения Iобр макс = 20 мА. Значения измеряемых величин записывайте в табл. 3.3.

Таблица 3.3

Uобр В

Iобр мА

Постройте обратную ветвь вольт-амперной характеристики стабилитрона на графике 3.5, при этом пределы изменения напряжения возьмите соответствующими реальному изменению тока.

В точке, соответствующей обратному току Iобр = 10 мА, определите дифференциальное сопротивление стабилитрона.

3.2. Исследование статической передаточной характеристики стабилизатора напряжения

Соберите схему, приведенную на рис. 3.6.

Увеличивая напряжение входного сигнала Uвх = Е2 от нуля до 20 В, снимите зависимость выходного напряжения от входного. При этом значе-

15