Лабораторная работа № На тему Исследование стабилитронов № Качес. Лабораторная работа На тему Исследование стабилитронов Качество выполнения работ
 Скачать 0.55 Mb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН СӘТБАЕВ УНИВЕРСИТЕТІ  Лабораторная работа №2. На тему «Исследование стабилитронов
Ф.И.О. обучающегося Мурзамуратов Марлен Алматы 2022 Содержание Введение 2. Порядок выполнения работы 2.1. Измерение напряжения и вычисление тока через стабилитрон. 2.2. Получение нагрузочной характеристики параметрического стабилизатора 2.3. Получение ВАХ стабилитрона на экране осциллографа. 2.4. Построение нагрузочной прямой стабилитрона. Результаты экспериментов 2.1. Измерение напряжения и вычисление тока через стабилитрон. 2.2. Измерение точек нагрузочной характеристики параметрического стабилизатора. 2.3. Получение ВАХ на экране осциллографа. 2.4. Построение нагрузочной прямой стабилитрона. Вывод Введение Целью данного курса является в изучении и электронных явлений и процессов, физики электронных приборов с их практическим использованием в электронных схемах. Методическое указание содержит лабораторный практикум по электронике и состоит из двух частей. Практикум включает в первой части эксперименты, и исследуются полупроводниковые приборы, такие как диоды, стабилитроны, биполярный транзистор и полевой транзистор, с помощью пакета «Еlectronics Workbench», достоинством которого является возможность смоделировать ситуации, возникающие при самых различных уровнях приборной оснащенности исследователя, и освоить методики измерения, соответствующие этим уровням. Стабилитроны – это полупроводниковые диоды, работающие в режиме лавинного пробоя. Они предназначены для стабилизации уровня напряжения в нелинейных цепях постоянного тока. В качестве стабилитронов используются плоскостные кремниевые диоды (обозначают КС 168А). При использовании высоколегированного кремния (высокая концентрация примесей, а, следовательно, и свободных носителей заряда) напряжение стабилизации понижается, а с уменьшением степени легирования – повышается. Напряжение стабилизации лежит в диапазоне от 3 до 180 В. Цель работы: 1.Построение обратной ветви вольтамперной характеристики стабилитрона и определение напряжения стабилизации. 2. Вычисление тока и мощности, рассеиваемой стабилитроном. 3. Определение дифференциального сопротивления стабилитрона по вольтамперной характеристике. 4. Исследование изменения напряжения стабилитрона в схеме параметрического стабилизатора. 5. Построение нагрузочной прямой стабилитрона. В процессе занятий студенты самостоятельно собирают исследуемые электронные схемы. Порядок выполнения работы Измерение напряжения и вычисление тока через стабилитрон. а) Постройте схему по рисунку 5.2 включите ее. Измерьте значение напряжения Uст на стабилитроне при значениях ЭДС источника E, приведенных в таблице 5.1 раздела "Результаты измерений", и занесите результаты измерений в ту же таблицу.  Значение ЭДС источника Е = 35 В R = 300 Ом Значение напряжения Uст на стабилитроне = 5,118 В б) Вычислите ток Iст стабилитрона для каждого значения напряжения Uст используя формулу (5.1). Результаты вычислений занесите в таблицу. Ток стабилизации стабилитрона Iст может быть определен вычислением падения напряжения на резисторе R Iст = (E — Uст)/R Iст = (35 В – 5,118 В)/300 Ом = 0,099607 А = 99,607 мА Iст = (20 В – 5,1 В)/300 Ом = 0,049667 А = 49,667 мА Iст = (15 В – 5,090 В)/300 Ом = 0,033033 А = 33,033 мА Iст = (10 В – 5,072 В)/300 Ом = 0,016427 А = 16,427 мА Iст = (6 В – 5,030 В)/300 Ом = 0,03233 А = 3,233 мА Iст = (4 В – 4 В)/300 Ом = 0 А = 0 мА Iст = (0 В – 0 В)/300 Ом = 0 А = 0 мА в) По данным таблицы (5.1) постройте вольтамперную характеристику стабилитрона.  г) Оцените по вольтамперной характеристике стабилитрона напряжение стабилизации. Напряжение стабилизации Uст определяется напряжением на стабилитроне при протекании тока стабилизации Iст = 5,1 В д) Вычислите мощность Рст, рассеиваемую на стабилитроне при ЭДС источника Е = 20 В. Напряжение стабилизации стабилитрона Uст определяется точкой на вольтамперной характеристике, в которой ток стабилитрона резко увеличивается. Мощность рассеивания стабилитрона Рст вычисляется как произведение тока Iст на напряжение Uст: Рст = Iст·Uст Рст = 16,427 мА * 5,072 В = 0,833 Вт е) Измерьте наклон ВАХ в области стабилизации напряжения и оцените дифференциальное сопротивление стабилитрона в этой области. Дифференциальное сопротивление стабилитрона вычисляется так же, как для диода, по наклону вольтамперной характеристики: Rдиф= dUст/dIст. Rдиф= 4,201/ 28,852 = 0,146 2. Получение нагрузочной характеристики параметрического стабилизатора (схема на рисунке 5.3). а) Подключите резистор Rн =75 Ом параллельно стабилитрону. Значение ЭДС источника E установите равным 20В. Включите схему. Запишите значение напряжения Uст на стабилитроне в таблицу 5.2 раздела "Результаты экспери-ментов".  ЭДС источника E установите = 20В Значение напряжения Uст на стабилитроне = 4 B б) Повторите пункт а) при коротком замыкании и при сопротивлениях резистора Rн - 100 Ом, 300 Ом, 600 Ом, 1 кОм. в) Рассчитайте ток IR через резистор R, включенный последовательно с источником, ток Iн через резистор Rн, и ток стабилитрона Iст (по формуле 5.3) для каждого значения Rн. Результаты занесите в таблицу 5.2. Выражение для тока стабилизации Iст = E/R –Uст (R + Rн)/RRн = 20/300 – 4 (300 + 75)/300*75 = 42.6 мА 3. Получение ВАХ стабилитрона на экране осциллографа. Постройте схему в соответствии с рисунком 5.4. Включите схему. Отобразите в отчете полученную ВАХ стабилитрона и запишите экспериментально полученное значение напряжения стабилизации, на основании графика на экране осциллографа. Напряжение стабилизации, определенное из вольтамперной характеристики, полученной при помощи осциллографа, UСТАБ=485mB. 4. Построение нагрузочной прямой стабилитрона. На вольтамперной характеристике стабилитрона, полученной в результате эксперимента 1, построить нагрузочные прямые для следующих значений: а) E=20В; R=300 Ом; Rн =200 Ом; б) E=20В; R=300 Ом; Rн =1 кОм; в) E=35В; R=300 Ом; Rн =200 Ом. 3.1 Результаты экспериментов Эксперимент 1. Измерение напряжения и вычисление тока через стаби-литрон. а), б) данные для построения ВАХ стабилитрона Таблица 2.1 - Данные для построения ВАХ стабилитрона
в) построение ВАХ стабилитрона  г) напряжение стабилизации стабилитрона Uст = 5,1 В д) рассеиваемая мощность Pст = Iст·Uст = 16,427 мА * 5,072 В = 0,833 Вт е) дифференциальное сопротивление стабилитрона Rдиф=dUст/dIст = 4,201/ 28,852 = 0,146 Ом Эксперимент 2. Измерение точек нагрузочной характеристики параметрического стабилизатора. Таблица 2.2 – Данные для нагрузочной характеристики стабилитрона
Эксперимент 3. Получение ВАХ на экране осциллографа. Напряжение стабилизации, определенное из вольтамперной характеристики, полученной при помощи осциллографа Эксперимент 4. Построение нагрузочной прямой стабилитрона. На вольтамперной характеристике стабилитрона, полученной в результате эксперимента 1, построить нагрузочные прямые для указанных значений.  Вывод В ходе данной лабораторной работы мы построили обратную ветвь вольтамперной характеристики стабилитрона и определили напряжение стабилизации, вычислили ток и мощность, рассеиваемую стабилитроном, определили дифференциального сопротивления стабилитрона по вольтамперной характеристике, исследовали изменения напряжения стабилитрона в схеме параметрического стабилизатора и построили нагрузочной прямой стабилитрона. |