Диоды 1 Теория
![]()
|
Диоды 1.1 Теория Диод (рис. 2.а) – пассивный нелинейный полупроводниковый прибор, с двумя электродами – анодом (положительным электродом диода, в котором основными носителями заряда являются дырки) и катодом (отрицательным электродом диода, в котором основными носителями заряда являются электроны). ![]() рис. 2.а Основой полупроводникового диода является р-n-переход, определяющий его свойства, характеристики и параметры. В зависимости от конструктивных особенностей р-n-перехода и диода в целом полупроводниковые диоды изготовляются как в дискретном, так и в интегральном исполнении. Зависимость тока, проходящего через p-n-переход, от величины и полярности приложенного к нему напряжения изображают в виде кривой, называемой вольт-амперной характеристикой диода (ВАХ). На графике (рис.2.б) пример ВАХ диода. По вертикальной оси в верхней части обозначены значения прямого тока Iпр, а в нижней части — обратного тока Iобр. ![]() рис. 2.б ВАХ диода По горизонтальной оси в правой части обозначены значения прямого напряжения Uпр, а в левой части – обратного напряжения Uобр. Вольт-амперная характеристика состоит из двух ветвей: прямая ветвь, в правой верхней части, соответствует прямому (пропускному) току через диод, и обратная ветвь, в левой нижней части, соответствующая обратному (закрытому) току через диод. Типы диодов:
Виды диодов:
В данной лабораторной работе мы будем исследовать кремневые, германиевые выпрямительные диоды и точечные диоды.
Multisim – это один из интерактивных эмуляторов схем, который позволяет создавать и тестировать схемы. Рассмотрим основные особенности среды Multisim. Интерфейс пользователя представлен на рис. 1. ![]() Рис.1. Среда Multisim Основа любой схемы – это компоненты. В Multisimесть база компонентов, доступ к которой осуществляется через проводник компонентов клавишами «Ctrl+W» или меню «Вставить» - «Компонент». Источники тока и напряжения, а также элемент заземления (Ground), находятся в разделе «Sources», резисторы в разделе «Basic», Вольтметры и амперметры – в разделе «Indicators». После выбора компонентов из базы данных они размещаются на схеме в соединяются между собой. Чтобы начать вести соединяющий провод, кликните по разъёму одного элемента, чтобы закончить – по терминалу другого элемента. Также можно вставить отдельные провода и точки соединения горячими клавишами «Ctrl+Shift+W»и «Ctrl+J» соответственно. Любой элемент можно отражать по вертикали / горизонтали, поворачивать. Для этого, после размещения ключа на окно схемы, щелкните по нему правой кнопкой мыши и выберите необходимый пункт. Масштаб схемы изменяется колесиком мыши, а изменение положения –колесиком мыши и удержанием клавиши «Ctrl». Запуск и остановка моделирования осуществляется клавишами «F5» или «F6» или с помощью кнопок на панели моделирования ![]()
В среде Multisimразработаны и применятся множество моделей различных электронных компонентов. В данной работе вам предстоит познакомится с моделями трех выпрямительных диодов и построить ВАХ. Работа с моделями выпрямительных диодов. Собираем схему, как показано на рис.1.1. ![]() Рис.1.1. Схема включения диода. Источник Изменяемого постоянного напряжения DC_INTERACTIVE_VOLTAGE (Рис.1.1.а) находитсявбазекомпонентов / Раздел «Sources» / SIGNAL_VOLTAGE_SOURSES / DC_INTERACIVE_VOLTAGE. Двойной щелчок левой клавиши мыши, на нем поместит источник на окно схемы. ![]() Рис.1.1.а. Источник изменяемого постоянного напряжения. Чтобы поменять параметры источника, необходимо дважды щелкнуть по нему левой клавишей мыши. Далее необходимо выбрать максимальное/минимальное значение напряжения (20 В) (чтобы задать обратное напряжение, необходимо минимальное значение взять со знаком «-») и шаг (приращение) 0.25%. По желанию можно изменить клавишу управления. Чтобы увеличить напряжение источника питания на один, необходимо нажать на соответствующую клавишу на клавиатуре, а чтобы уменьшить – на эту же клавишу, но с зажатой клавишей «Shift»/ Для управления используются буквы латинского алфавита, при этом в системе должна быть включена английская раскладка клавиатуры. Управление также может осуществляться ползунком, который появляется при наведение мыши на источник.
![]() Рис.1.1.в. Д310 Нужный диод вы найдете в базе компонентов, раздел «Diodes». При этом, искать диоды, необходимо из пользовательской базы данных «User database».
![]() ![]() рис.1.1.д Амперметррис.1.1.г Вольтметр
Он необходим, чтобы избежать короткого замыкания источника питания. ![]() Рис.1.1.е. Резистор
Оно необходимо для моделирования, без заземления моделирование не запустится ![]() Рис.1.1.ж. Заземление. 1.2. Порядок измерения параметров в Multisim Снятие ВАХ диода ![]() Запускаем моделирование схемы. Изменяя напряжение на источнике с определенным шагом, измеряем напряжение и ток на диоде с помощью вольтметра и амперметра. При снятии значений в прямой ветви с помощью источника напряжения задается определенный прямой ток и измеряется напряжение на диоде. При построении обратной ветви – наоборот выставляется значение напряжения, а измеряется ток. Останавливаем моделирование после получения всех требуемых значений. Подключаем следующий диод. Полученные значения заносим в таблицу Exсel (Таблица 1). Таблица 1
На лабораторном стенде самостоятельно собрать схему (рис. 2.2.). ![]() рис. 2.2. Схемы включения диода
Снятие ВАХ диода ![]() Прямая ветвь снимается до предельного тока, определяемого сопротивлением R и величиной напряжения источника питания. Все экспериментальные данные занести в таблицу Excel (Таблица 1). Аналогично работе с идеальными диодами: при снятии прямой ветви диода особое внимание уделить начальному участку характеристики. Прямая ветвь: 8-10 точек, изменяя ток на 2А. Обратная ветвь: 8-10 точек, изменяя напряжение через 2 В. 3. Сравнение полученных характеристик и выводы В Excel постройте ВАХ реального диода и ВАХ идеальных диодов. Сравните полученные характеристики. Проанализировав графики, определите, каким был реальный диод. Сформулируйте выводы. Расчет статического и дифференциального сопротивления. Для этого по найденным ВАХ определить прямое и обратное статическое сопротивление диода (прямое сопротивление найти в точке максимального снятого тока и на пологом участке характеристики). Найти дифференциальное сопротивление диода на восходящем и пологом участках ВАХ прямой ветви. Составление отчета. |