ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЛЬТ-АМПЕРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КОМПОНЕНТОВ. ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЛЬТ-АМПЕРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КОМПОНЕН. Исследование вольтамперных характеристик электрических компонентов
 Скачать 0.54 Mb.
|
|
МИНОБРНАУКИ РОССИИ Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина) Кафедра БТС отчет по лабораторной работе №2 по дисциплине «Элементная база электроники» Тема: Исследование вольт-амперных характеристик электрических компонентов.
Санкт-Петербург 2021 Цель работы: Ознакомление с вольт-амперными характеристиками различных компонентов. Используемое оборудование: NI ELVIS Two-Wire Current Voltage Analyzer, макетная плата NI ELVIS, резисторы, конденсаторы, полупроводники, аналоговый осциллограф, цифровой генератор сигнала. Вольт-амперная характеристика (ВАХ) – это зависимость тока в конкретной электрической цепи от напряжения в ней. С помощью данной характеристики достаточно просто описать поведение элемента или микросхемы при протекании через них постоянного тока. Чаще всего данная характеристика применяется для описания нелинейных элементов (у данных элементов есть какая-то реакция на изменение входных параметров). В таблице 1 приведены примеры ВАХ для различных элементов. На практике понятие вольт-амперной характеристики чаще всего применяют к полупроводниковым диодам и транзисторам. Полупроводниковые диоды представляют собой компоненты с одним электронно-дырочным переходом (p-n-переходом). Одним из свойств p-nперехода является способность изменять свое сопротивление в зависимости от полярности приложенного напряжения. Причем разница сопротивлений при прямом и обратном направлениях тока через p-n-переход может быть настолько велика, что в ряде случаев, можно считать, что ток протекает через диод только в одном направлении. Форма ВАХ полупроводниковых приборов зависит от температуры его полупроводниковой структуры, например, от температуры p-n-перехода. При увеличении температуры угол наклона прямой и обратной ветвей ВАХ увеличивается. Вольт-амперная характеристика идеального p-n-перехода описывается следующим уравнением:  (1)Где I0 – обратный ток p–n-перехода, А; q – заряд электрона (q 1,6*1019 Кл); K – постоянная Больцмана (k=1,38*10-23Дж/К); T – температура, К; U – приложенное напряжение, В. Наличие p-n-перехода позволяет использовать диоды как выпрямители напряжения. Выпрямителями в электротехнике принято называть устройства, позволяющее преобразовывать переменное напряжение в постоянное. В электронике более распространены однополупериодные и двуполупериодные диодные выпрямители. На рисунке 1 изображена разница между диодными выпрямителями. Таблица 1. Пример ВАХ различных элементов
 Рисунок 1. Диодные выпрямители: а — однополупериодный, б — двуполупериодный. Обработка результатов:  Рисунок 3. Схема подключения для проведения Two-Wire Analysis. Рассмотрим ВАХ для изучаемых диодов.  Рисунок 4. ВАХ диода 1N4004  Рисунок 5. ВАХ диода 1N4148  Рисунок 6. ВАХ диода 1N5817  Рисунок 7. ВАХ диода 1N5819 Из анализа ВАХ можно сказать, что диоды 1N5817 и 1N5819 являются диодами Шоттки, так как им свойственно низкое падение напряжения. Рассмотрим ВАХ светодиодов.  Рисунок 8. ВАХ синего светодиода  Рисунок 9. ВАХ желтого светодиода  Рисунок 10. ВАХ оранжевого светодиода  Рисунок 11. ВАХ фиолетового светодиода  Рисунок 12. ВАХ разноцветного светодиода Из анализа светодиодов можно сделать вывод, что при увеличении частоты излучаемого спектра увеличивается, увеличивается падения напряжения на диоде. Разноцветный диод открывается и закрывается в зависимости от излучаемого спектра, чем больше частота излучения, тем выше пиковый пропускаемый ток. Рассмотрим, как измениться сигнал при прохождении через диод модели 1N5817  Рисунок 13. Выпрямленный сигнал в цепи с диодом модели 1N5817. Нижняя часть графика не равна нулю, поскольку в этот момент, диод подключен в обратном направлении, а Iобр не равно нулю. Вывод: В ходе лабораторной работы были изучены ВАХ диодов, и по ним выделены диоды Шоттки. По ВАХ светодиодов установлена зависимость падения напряжения от излучаемого спектра ( при увеличении частоты излучаемого спектра, увеличивается падение напряжения). Также был рассмотрен выпрямленный сигнал через диод модели 1N5817( наличие отрицательного напряжения связано с обратными токами диода). |
