методичка. методичка по лабам Основы электроники. Методические указания для выполнения лабораторных работ по дисциплине Основы электроники
 Скачать 2.57 Mb.
|
|
Диод Шотки. Выполнен на выпрямляющем переходе некоторых видов металлов с полупроводником. Его отличает меньшее, чем у диодов с p-n переходом, напряжение Uпр и более высокие частотные характеристики. Применяется для увеличения быстродействия импульсных(ключевых) схем. Стабилитрон. Полупроводниковый прибор, сконструированный для работы в режиме электрического пробоя, так называемом лавинном пробое (для кремниевого стабилитрона пробой наступает при Uобр= 5В). В указанном режиме при значительном изменении тока стабилитрона напряжение изменяется незначительно (стабилизируется). К основным параметрам стабилитрона относятся: Uст – номинальное напряжение стабилизации при заданном токе; Rд – дифференциальное сопротивление при заданном токе; Iст – ток стабилизации; Pст – рассеиваемая мощность; Iст = (E-Uст)/R; Pст=Iст*Uст; Варикап. Полупроводниковый диод, который работает как переменная ёмкость. При подаче на него обратного напряжения, возникает барьерная ёмкость, которая уменьшаеться с увеличением этого напряжения по модулю.  Рисунок 5. – зависимость ёмкости варикапа от обратного напряжения. Туннельный диод. Занимает особое место среди полупроводниковых диодов из-за свойственной ему положительной обратной связи по напряжению и хороших динамических свойств. Его ВАХ имеет участок отрицательного дифференциального сопротивления (участок CD).  Рисунок 6. – ВАХ туннельного диода. Излучающий диод(светодиод). Полупроводниковый диод, излучающий из области p-n перехода кванты энергии. По характеристике излучения светодиоды делятся на две группы: - диоды с излучением в видимой области спектра - светодиоды; - диоды с излучением в инфракрасной области спектра, получившие название ИК - диоды. Принцип действия обоих групп диодов одинаков и базируется на самопроизвольной рекомбинации носителей заряда при прямом токе через выпрямляющий электрический переход. Известно, что рекомбинация носителей заряда сопровождается освобождением кванта энергии. Спектр частот последнего определяется типом исходного материала. Светодиоды применяются в световых индикаторах, а ИК-диоды – в оптоэлектронных устройствах. Фотодиод. Полупроводниковый прибор, принцип действия которого основан на использовании внутреннего фотоэффекта – генерации в полупроводнике под действием света(фотонов) свободных носителей заряда. Фотодиод используют для преобразования светового излучения в электрический ток. Условно-графические обозначения диодов приведены на рисунке 1.7.  Рисунок 7. – УГО диодов: - выпрямительный или импульсный диод; 2 – стабилитрон; 3 – варикап; 4 - туннельный диод; 5 - излучающий диод (светодиод); 6 - фотодиод. Порядок проведения работы: В процессе выполнения работы необходимо выполнить следующие эксперименты: Полупроводниковые диоды. 1А. Измерение напряжения и вычисление тока, протекающего через диод. Соберите схему, показанную на рисунке 8. После включения схемы мультиметр должен показать напряжение при прямом смещении Uпр. Подайте на диод обратное напряжение. Мультиметр покажет напряжение при обратном смещении Uоб. Запишите показания мультиметра. Рассчитайте ток при прямом и обратном смещении(Iпр, Iоб).  Рисунок 8. – Эксперимент 1А. 1Б. Снятие ВАХ. Прямая ветвь ВАХ. Соберите схему (Рисунок 9.) и включите её. Запишите значения напряжения Uпр и тока Iпр диода, устанавливая при этом значение источника от 5В до 0В. Обратная ветвь ВАХ. Переверните диод и, последовательно устанавливая значение ЭДС источника равным 0В, 5В, 10В, 20В, 25В, 30В, запишите значения Iоб, Uоб. Результаты запишите в таблицы. По таблице постройте графики зависимости Iпр(Uпр) и Iоб(Uоб). Соберите схему (Рисунок 10.) и запустите её. Осциллограф установите в режим В/А. Зарисуйте ВАХ с осциллографа. Данные функционального генератора для схемы на рисунке 10: -частота 10кГц -напряжение 1В.  Рисунок 9. – Эксперимент 1Б.  Рисунок 10. – Эксперимент 1Б. 2.Стабилитроны. 2А. Измерение нагрузочной характеристики параметрического стабилизатора. Соберите схему (Рисунок 11.). Значение сопротивления резистора RL , включённого параллельно стабилитрону, устанавливайте равным 50 Ом, 100 Ом, 200 Ом, 500 Ом, 700 Ом. Значение ЭДС установите равным 30В. Рассчитайте ток IL, протекающий через резистор RL, а также напряжение Uст на стабилитроне и ток Iст для каждого значения RL. Этот эксперимент проведите при условии короткого замыкания. Результаты запишите в Таблицу 2А. Таблица 2А.
 Рисунок 11. – Эксперимент 2А. 3. Выпрямители. 3А. Исследование Uвх и Uвых двухполупериодного выпрямителя со средней точной. Соберите схему (Рисунок 12). Зарисуйте осциллограммы входного и выходного сигналов с осциллографа. По осциллограмме выходного напряжения определите период. Вычислите значение максимального обратного напряжения Uмах на диоде и среднее значение выходного сигнала  Рисунок 12. – Эксперимент 3А. 3Б. Исследование мостового выпрямителя. Соберите схему (Рисунок 13). Выполните пункт 3А, только для мостового выпрямителя. Дополнительно вычислите коэффициент трансформации (отношение амплитуд напряжений на первичной и вторичной обмотке трансформатора в режиме, близком к холостому ходу).  Рисунок 13. – Эксперимент 3Б. Упражнения и задачи:  Рисунок 14. Схема включения диода. Задача 1. К цепи, состоящей из последовательного соединения диода и резистора R=150 Ом приложено напряжение Uп = 5В (Рисунок 14). Определить ток в цепи и падение напряжений на её элементах. Задача 2. Рассчитать однофазный двухполупериодный выпрямитель со средней точкой, если Uн = 30В, Iн = 0.2А, ε 2 = 0.05. Задача 3. Определить, как изменится рабочий режим цепи на рисунке 14 при условии увеличения напряжения с 5В до 7В. Задача 4. Рассчитать двухполупериодный мостовой выпрямитель, если Uн = 50В, Iн = 0.5А, ε 2 = 0.01. Контрольные вопросы: Что представляют собой полупроводниковые приборы? Какие полупроводниковые материалы используются в диодах? Где используются полупроводниковые диоды? Объясните принцип работы p-n перехода? Что такое вольт-амперная характеристика (ВАХ)? Какие схемы выпрямителей вам известны? В чём различие выходных характеристик различных схем выпрямителей? По каким соотношениям необходимо рассчитывать эти схемы? Зачем нужен стабилитрон? Перечислите основные параметры выпрямительных диодов? |