Исследование вольтамперных характеристик стабилитронов и варисторов. Исследование вольтамперных характеристик стабилитронов и варист. Отчет по лабораторной работе 3 по дисциплине Компоненты электронной техники Тема Исследование вольтамперных характеристик стабилитронов и варисторов Студент
 Скачать 123.98 Kb.
|
|
МИНОБРНАУКИ РОССИИ Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина) Кафедра Электронных приборов и устройств отчет по лабораторной работе №3 по дисциплине «Компоненты электронной техники» Тема: Исследование вольтамперных характеристик стабилитронов и варисторов
Санкт-Петербург 2021 Цель работы Исследование характеристик стабилитронов и варисторов. Основные теоретические положения Стабилитрон – полупроводниковый диод, предназначенный для стабилизации напряжения в источниках питания. По сравнению с обычными диодами имеет достаточно низкое регламентированное напряжение пробоя (при обратном включении) и может поддерживать это напряжение на постоянном уровне при значительном изменении силы обратного тока. Тогда, если параллельно стабилитрону подключить нагрузку, то напряжение на ней тоже не будет изменяться. Стабилитрон характеризуется следующими основными параметрами: минимальный и максимальный токи стабилизации, напряжение стабилизации при заданном токе стабилизации, дифференциальное сопротивление, температурный коэффициент напряжения стабилизации. На рис. 1 показана вольтамперная характеристика стабилитрона, где 𝑈стаб – это напряжение стабилизации.   Варисторы представляют собой полупроводниковые резисторы, сопротивление которых начинает резко падать, если приложенное напряжение увеличивается сверх определенного значения. Вольтамперная характеристика варистора (рис. 2) симметрична относительно начала осей координат. Варисторы изготавливают методами керамической технологии из карбида кремния или оксидов металлов. Уменьшение сопротивления с ростом напряжения связано с падением сопротивления контактов между зернами SiC или оксида. Это происходит вследствие нелинейного роста тока через p–n-переходы, образующиеся на этих контактах, в результате автоэлектронной эмиссии из острых участков зерен. Основными параметрами варисторов являются классификационное напряжение 𝑈кл, максимально допустимая выделяемая энергия 𝑊 и средняя рассеиваемая мощность. Напряжение 𝑈кл соответствует току через варистор, равному 1 мА. Варисторы всегда работают при напряжениях выше 𝑈кл, так как основное применение варисторов – защита от кратковременных перенапряжений шунтирующим воздействием. О  дним из наиболее информативных параметров стабилитрона и варистора является их вольтамперная характеристика. Она может быть измерена несколькими методами. Наиболее простой из них – прямой, схема которого приведена на рис. 3. Рисунок 3 Схема измерения ВАХ П  ри этом ток в цепи измеряется амперметром, подключенным к исследуемому элементу последовательно, а напряжение на элементе – вольтметром, подключенным к исследуемому элементу параллельно. Если измеряемые токи малы, то целесообразно использовать схему косвенных измерений, приведенную на рис. 4. Рисунок 4 – Схема косвенного измерения ВАХ В этом случае падение напряжения на исследуемом элементе 𝑅иссл определяется также вольтметром, подключенным к нему параллельно, а ток, протекающий в схеме, рассчитывается как отношение напряжения, падающего на балластном резисторе 𝑅б, к величине этого сопротивления. Экспериментальные результаты В лабораторной работе проводились исследования параметров стабилитрона и варистора. Измерения проводились несколькими методами: прямым и косвенным. Прямые измерения проводились согласно схеме на рисунке 3, косвенные измерения проводились согласно схеме 4. В результате были получены следующие данные: Исследование ВАХ стабилитрона прямым методом
Исследование ВАХ стабилитрона косвенным методом  = 626 Ом
Исследование ВАХ варистора прямым методом
Исследование ВАХ варистора косвенным методом = 2.1761 Ом
Обработка результатов эксперимента Анализ вольтамперных характеристик стабилитрона по данным указанным в приведенных ниже таблицах. Исследование ВАХ стабилитрона прямым методом
Исследование ВАХ стабилитрона косвенным методом = 626 Ом
Получаем график обратной ветви вольтамперной характеристики стабилитрона.    - исследование косвенным методом; - исследование прямым методомРисунок 5 – Обратная ветвь ВАХ стабилитрона Анализ вольтамперных характеристик варистора по данным указанным в приведенных ниже таблицах. Исследование ВАХ варистора прямым методом
Исследование ВАХ варистора косвенным методом = 2.1761 Ом
Получаем график обратной ветви вольтамперной характеристики варистора.  - исследование косвенным методом; - исследование прямым методомРисунок 6 – Обратная ветвь ВАХ варистора Выводы В ходе лабораторных работ маркировка каждого вида сопротивления расшифровывалась разными методами маркировки. Было обнаружено, что значения TKC составных резисторов отличаются от теоретических данных, поскольку значения объемных резисторов должны быть положительными. Эти различия могут быть вызваны ошибкой человека при использовании инструментов, состоянием материала резистора или сроком службы материала. Может быть использование материалов наоборот с ростом температуры ТКС уменьшается. ТКС металлопленочного резистора совпадает с теорией (уменьшается), так как у пленочных резисторов островковая структура и при увеличении температуры увеличивается энергия электрона, которая способствует “перепрыгиванию” электрона с островок на островок, что ведет к уменьшению сопротивления. ТКС пленочного планарного резистора практически не изменяется с ростом температуры, это связано с тем что их размеры невелики и соответственно и их рассеиваемая мощность невелика В ходе лабораторных работ маркировка каждого вида сопротивления расшифровывалась разными методами маркировки. Было обнаружено, что значения TKC составных резисторов отличаются от теоретических данных, поскольку значения объемных резисторов должны быть положительными. Эти различия могут быть вызваны ошибкой человека при использовании инструментов, состоянием материала резистора или сроком службы материала. Может быть использование материалов наоборот с ростом температуры ТКС уменьшается. ТКС металлопленочного резистора совпадает с теорией (уменьшается), так как у пленочных резисторов островковая структура и при увеличении температуры увеличивается энергия электрона, которая способствует “перепрыгиванию” электрона с островок на островок, что ведет к уменьшению сопротивления. ТКС пленочного планарного резистора практически не изменяется с ростом температуры, это связано с тем что их размеры невелики и соответственно и их рассеиваемая мощность невелика В ходе лабораторных работ маркировка каждого вида сопротивления расшифровывалась разными методами маркировки. Было обнаружено, что значения TKC составных резисторов отличаются от теоретических данных, поскольку значения объемных резисторов должны быть положительными. Эти различия могут быть вызваны ошибкой человека при использовании инструментов, состоянием материала резистора или сроком службы материала. Может быть использование материалов наоборот с ростом температуры ТКС уменьшается. ТКС металлопленочного резистора совпадает с теорией (уменьшается), так как у пленочных резисторов островковая структура и при увеличении температуры увеличивается энергия электрона, которая способствует “перепрыгиванию” электрона с островок на островок, что ведет к уменьшению сопротивления. ТКС пленочного планарного резистора практически не изменяется с ростом температуры, это связано с тем что их размеры невелики и соответственно и их рассеиваемая мощность невелика. В ходе лабораторных работ маркировка каждого вида сопротивления расшифровывалась разными методами маркировки. Было обнаружено, что значения TKC составных резисторов отличаются от теоретических данных, поскольку значения объемных резисторов должны быть положительными. Эти различия могут быть вызваны ошибкой человека при использовании инструментов, состоянием материала резистора или сроком службы материала. Может быть использование материалов наоборот с ростом температуры ТКС уменьшается. ТКС металлопленочного резистора совпадает с теорией (уменьшается), так как у пленочных резисторов островковая структура и при увеличении температуры увеличивается энергия электрона, которая способствует “перепрыгиванию” электрона с островок на островок, что ведет к уменьшению сопротивления. ТКС пленочного планарного резистора практически не изменяется с ростом температуры, это связано с тем что их размеры невелики и соответственно и их рассеиваемая мощность невелика. В ходе лабораторных работ были исследованы характеристики стабилитронов и варисторов. График обратной ветви ВАХ стабилитрона показывает сходство с теоретическим графиком В ходе лабораторных работ были исследованы характеристики стабилитронов и варисторов. График обратной ветви ВАХ стабилитрона показывает сходство с теоретическим графиком В ходе лабораторных работ были исследованы характеристики стабилитронов и варисторов. График обратной ветви ВАХ стабилитрона показывает сходство с теоретическим графиком, также, как и график одной из ветвей вольтамперной характеристики варистора аналогичен теоретическому графику, по которому можно определить номинальное напряжение. Как было сказано в теоретической части, стабилитрон может поддерживать напряжение на постоянном уровне при значительном изменении силы обратного тока. Тогда, если параллельно стабилитрону подключить нагрузку, то напряжение на ней тоже не будет изменяться. Данное высказывание подтверждается проведенными методами измерений и наглядно показаны в графике (рис. 5) и таблицах исследование ВАХ стабилитрона. Варисторы представляют собой полупроводниковые резисторы, сопротивление которых начинает резко падать, если приложенное напряжение увеличивается сверх определенного значения. При измерении ВАХ косвенным методом видно, что напряжения, падающее на балластном резисторе 𝑅б падает медленнее, чем при прямом измерении ВАХ, где напряжение практически стабильно падает на 1 В. Из построенных графиков видно, что если измеряемые токи малы, то целесообразно использовать схему косвенных измерений, в противном случае необходимо использовать более простой и удобный способ – прямой. ПРОТОКОЛ Лабораторная работа №3 Исследование вольтамперных характеристик стабилитронов и варисторов Исследование ВАХ стабилитрона прямым методом
Исследование ВАХ стабилитрона косвенным методом = 626 Ом
Исследование ВАХ варистора прямым методом
Исследование ВАХ варистора косвенным методом = 2.1761 Ом
|
, В
, мА