Построение ВАХ полупроводникового диода в Multisim
Добрый вечер, подскажите, пожалуйста, как построить ВАХ (и прямую, и обратную ветвь) полупроводникового диода в Multisim, имея вот такую схему ??
94731 / 64177 / 26122
Регистрация: 12.04.2006
Сообщений: 116,782
Ответы с готовыми решениями:
ВАХ резистора через Multisim
Здравствуйте,сложил схему как надо было(сх1) ,нужно по условию построить ВАХ резистора,работа в.
Нужно снять ВАХ для 2N3394 и 2N3501 в multisim
Проблема заключается в том что данных транзисторов в miltisime нету. Подскажите 1)что делать.
Multisim. Как построить вах 2 диодов для сравнения через один характериограф?
Как построить вах 2 диодов для сравнения через один характериограф?
ВАХ диода
Здравствуйте подскажите пожалуйста как правильно подключить осцилограф в программе EWB чтобы.
152 / 111 / 50
Регистрация: 19.10.2021
Сообщений: 270
Записей в блоге: 1
Вариант 1. Последовательно меняешь напряжение на источнике в диапазоне от -2 до 2 В с шагом, например, 0,1 В и при каждом значение фиксируешь показания амперметра и вольтметра, а потом строишь график ВАХ (напряжение по оси абцисс, ток по оси ординат) по полученным точкам, например в экселе. Диапазона можно расширить, если надо увидеть пробой, шаг для отрицательного напряжения можно сделать 10, чтобы точек поменьше было
Вариант 2. Воспользоваться инструментом IV analizer
Вариант 3. Вместо постоянного источника поставить синусоидальный и с помощью двух канального осциллографа снимать напряжение с резистора и диода, развертку у осциллографа выбрать B/A
87844 / 49110 / 22898
Регистрация: 17.06.2006
Сообщений: 92,604
Помогаю со студенческими работами здесь
ВАХ диода
Еще раз обращаюсь за подсказкой. Есть классический диод, ВАХ которого описывается как.
Получение ВАХ диода в Microcap9
Здравствуйте, столкнулся с проблемой, когда создавал Вольт-Амперную характеристику диода в.
График ВАХ диода Д1009
Существует такое вообще? И если нет, то как построить его?
Cнятие ВАХ диода в Electronics Workbench
Тема лабораторной работы: полупроводниковый диод. В Electronics Workbench нужно составить схему для.
Multisim. Не получается вывести в осциллограф вах 2-х диодов одновременно
Прикрепляю скрин где я собрал схему. Конкретно мне нужно чтобы на осциллографе выводились.
ВАХ полупроводникового диода
всем привет хочу построить график вах полупроводникового диода,но получается полная лажа код у.
Или воспользуйтесь поиском по форуму:
Как снять вах диода в мультисим
кэт. 2 кэт. Занятие 4 Исследование полупроводниковых диодов (Multisim) отчет по лабораторной работе 2
Единственный в мире Музей Смайликов
Самая яркая достопримечательность Крыма 
Скачать 1.19 Mb.
| Раздел №3 | Активные элементы радиоэлектронных устройств |
| Занятие №4 | Исследование полупроводниковых диодов (Multisim) |
ОТЧЕТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №2
Дата 28.10.2021 ФИО Басырева Елизавета Олеговна Уч.гр РЦТ-03
2.1. Прямая ветвь ВАХ.
1. Измерение напряжения и тока, протекающего через диод.
1.1. Измерение напряжения диода при прямом и обратном включении.
Рис. 1.1. – Схема измерения напряжения диода при прямом включении.
Рис. 1.2. – Схема измерения напряжения диода при обратном включении.
1.2. Измерение тока диода при прямом и обратном включении.
Рис. 1.3. – Схема измерения тока диода при прямом включении.
Рис. 1.4. – Схема измерения тока диода при обратном включении.
1.2. Продемонстрировать преподавателю работу данных схем.
1.3. По результатам измерения вычислить ток диода при прямом и обратном включении:
- Снятие вольтамперной характеристики (ВАХ) диода
Рис. 2.1. – Схемы для снятия прямой и обратной ветвей ВАХ.
Таблица 1 – Результаты эксперимента 2
| Прямая ветвь ВАХ | Обратная ветвь ВАХ | |||||
| V1, В | IПР, мА | UПР, В | V1, В | IОБ, мА | UОБ, В | |
| 5 | 43 | 0.731 | 0 | 0 | 0 | |
| 4 | 33 | 0.717 | 5 | 0,888 | 5 | |
| 3 | 23 | 0.699 | 10 | 1,776 | 10 | |
| 2 | 13 | 0.67 | 20 | 3,553 | 15 | |
| 1 | 4 | 0.606 | 25 | 3,553 | 20 | |
| 0 | 0 | 0 | 30 | 3,553 | 25 | |
- График прямой ветви ВАХ
- График обратной ветви ВАХ
- Для чего нужна команда digitalwrite
- Из чего делают аккумуляторы для телефонов
- Чем отличается полевой транзистор от биполярного
- Что такое мтб велосипед отличие от бмх
- Верхняя и правая — Д функционирует в прямом подключении. Показывает пропускной I и линия идет вверх, что свидетельствует о росте прямого U (Uпр).
- Нижняя часть слева — Д находится в закрытом состоянии. Линия идет практически параллельно оси и свидетельствует о медленном нарастании Iобр (обратного тока).
- Подключить БП к диоду.
- Произвести измерения U и I.
- Внести данные в таблицу.
- На основании табличных данных построить график зависимости I от U (рис. 2).
- Наличие R (сопротивления) эмиттерной области кристалла, выводов и контактов.
- Токи утечки.
- Процессы генерации и рекомбинации.
- Пробои различных типов.
- Пробой. Диод утрачивает способность пропускать ток в одном направлении и становится обычным резистором.
- Конструктивное повреждение.
- Утечка.
- Тепловой.
- Электрический.
ВЫВОД:
При прямой полярности диода точку А ВАХ проходит при 1 В, а при обратной при 20 В.
3. Измерение нагрузочной характеристики параметрического стабилизатора.
3.1. Измерение нагрузочной характеристики параметрического стабилизатора.
Рис. 3.1. Схема измерения нагрузочной характеристики параметрического стабилизатора.
3.2. Продемонстрировать преподавателю работу данной схемы.
3.3. По результатам измерения и расчетов заполнить табл. 3.1.
Результаты измерения нагрузочной характеристики параметрического стабилизатора.
| RL, Ом | UСТ, В | IL, мА | IСТ, мА |
| 50 | 4.286 | 86 | 0,888 |
| 100 | 5.010 | 50 | 0,033 |
| 200 | 5.021 | 25 | 58 |
| 500 | 5.026 | 10 | 73 |
| 700 | 5.027 | 7,181 | 76 |
| КЗ | 100,1*10 -12 | 100 | 0 |
4. Однополупериодный выпрямитель. 
Рис. 4.1. – Схема исследования однополупериодного выпрямителя. 
Рис. 4.2. – Вид осциллограммы однополупериодного выпрямителя.
5. Исследование мостового выпрямителя
Рис. 5.1. – Схема мостового выпрямителя.
= 0,636*120=76,32В
Построение обратной ветви ВАХ в Multisim
При построении схемы для получения обратной ветви ВАХ в Multisim воспользуемся такими компонентами как Ground(Заземление), Resistor(Сопротивление), Diode(Диод), Power(Батарейка).
Характеристики диода, выбранного согласно условиям задания:
.MODEL D1N3890A D (
Сопротивления резисторов 10 Ом и 10 кОм.
Эта схема отличается от предыдущей. Диод включен в противоположном направлении, а приборы подключены несколько иначе. Такое подключение приборов приведет к меньшей погрешности (т.к. на обратной ветви большие напряжения и маленькие токи).
Проведение анализа по постоянному току. (Simulate -> Analyses -> DC Sweep)
— В качестве варьируемого параметра выбираем напряжение источника V1.
Т.к. схема имеет базу, то варьируется напряжение и на диоде.
— В качестве диапазона изменений выбираем промежуток 0…2 В с шагом 0.01В.
— По оси Х задаем выражение V1 – напряжение на диоде, а по оси Y ток через диод -I(D1[ID]).
— Перед I(D1[ID]) ставим знак минус — это переносит график в первую четверть.
— Масштаб по оси X задаем в пределах 0…2 В с шагом сетки 0.2 В; по оси Y пределы и шаг выберем автоматические.
Запускаем на анализ (Run) и получаем график зависимости тока через диод I(D1) от напряжения V1, что и является Вольт-Амперной характеристикой (ВАХ).
Исследование прямой ветви вольт – амперной характеристики диода
Проводим измерения при различных значениях тока, данные в таблицу 1:
| Iпр, мА | |||||||
| Uпр, В | 0.000 | 0.500 | 0.536 | 0.572 | 0.593 | 0.608 | 0.619 |
По полученным данным строим график (рис. 2) прямой ветви ВАХ диода в среде MATLAB 7.0.
Рис. 2. График прямой ветви ВАХ диода
Вывод: ВАХ диода аналогична ВАХ германиевого диода. В связи с тем, что прямая ветвь данной ВАХ находится значительно левее ВАХ кремниевого диода, исследуемый диод хуже подходит для защиты сигналов малой амплитуды, чем кремниевый диод.
2. Исследование метода ограничения сигналов малой амплитуды с использованием устройства защиты «Гранит-8»
Собираем схему, представленную на рисунке 3. Для этого необходимо открыть шаблон устройства «Гранит-8» из файла “Гранит8.ms10”.
Рис. 3. Схема для исследования работы устройства «Гранит-8» в режиме ограничения сигналов малой амплитуды
Выставляем на источнике переменного напряжения значение Uвх = 0.1 В и проводим измерения выходного напряжения, изменяя частоту на источнике в диапазоне от 125 Гц до 10 кГц. Результаты заносим в таблицу 2:
| f, кГц | 0,125 | 0,250 | 0,500 | ||||||||||
| Uвых, мВ | 0.093 | 0.093 | 0.093 | 0.093 | 0.095 | 0.099 | 0.103 | 0.109 | 0.114 | 0.12 | 0.127 | 0.133 | 0.14 |
| А, дБ | -60.630 | -60.6303 | -60.6303 | -60.6303 | -60.4455 | -60.0873 | -59.7433 | -59.2515 | -58.8619 | -58.4164 | -57.924 | -57.523 | -57.077 |
Строим график (рис. 4) амплитудно-частотной характеристики в среде MATLAB 7.0 по точкам из таблицы 3. По оси ординат в MATLAB 7.0 – отсчет в децибелах, по формуле
Рис. 4. График АЧХ устройства «Гранит-8» в режиме ограничения сигналов малой амплитуды
Рассчитываем частоту среза по формуле (2) и сравниваем с частотой среза АЧХ, построенной в MATLAB 7.0.
Теоретически рассчитанная fср = 55.11 кГц.
Вывод: Из графика видно, что затухание, вносимое прибором “Гранит-8” в данном диапазоне частот достаточно близко к требуемой величине 60 дБ при уровне входного сигнала 0.1 В. Данная схема может быть использована для ограничения сигналов малой амплитуды.
3. Исследование метода фильтрации высокочастотных сигналов с использованием устройства защиты «Гранит-8»
Собираем схему, представленную на рисунке 5. Для этого необходимо открыть шаблон устройства «Гранит-8» из файла “Гранит8.ms10”.
Рис. 5. Схема для исследования устройства «Гранит-8» в режиме фильтрации сигналов высокочастотного навязывания
Выставляем на источнике переменного напряжения значение 5 В и в диапазоне от 125 Гц до 30 МГц измеряем выходное напряжение. Результаты занести в таблицу 4:
| f, кГц | 0,125 | 0,250 | 0,500 | |||||
| Uвых, В | 4.806 | 4.806 | 4.808 | 4.814 | 4.838 | 4.932 | 5.101 | 5.342 |
| А, дБ | -0.3437 | -0.3437 | -0.3401 | -0.3293 | -0.2861 | -0.1189 | 0.1737 | 0.5747 |
| f, кГц | 800 | |||||||
| Uвых, В | 5.649 | 10.652 | 4.382 | 1.743 | 1.321 | 0.624 | 0.298 | 0.160 |
| А, дБ | 1.0600 | 6.5692 | -1.1460 | -9.1535 | -11.5613 | -18.0757 | -24.4951 | -29.8970 |
| f, кГц | 1000 | 6000 | 8000 | 10 4 | 2*10 4 | 3*10 4 | ||
| Uвых, В | 0.128 | 0.068 | 0.034 | 0.023 | 0.017 | 0.014 | ||
| А, дБ | -31.8352 | -37.3292 | -43.3498 | -46.7448 | -49.3704 | -51.0568 | -Inf | -Inf |
Строим график (рис. 6) амплитудно-частотной характеристики в среде MATLAB 7.0 по точкам из таблицы 3. По оси ординат в MATLAB 7.0 – отсчет амплитуды в децибелах по формуле (1).
Рис. 6. График АЧХ устройства «Гранит-8» в режиме фильтрации сигналов высокочастотного навязывания
Рассчитываем частоту среза по формуле (2) и сравниваем с частотой среза АЧХ, построенной в MATLAB 7.0.
Теоретически рассчитанная fср = 55.11 кГц
Рис. 7. График АЧХ устройства «Гранит-8» в режиме фильтрации сигналов высокочастотного навязывания, приближенная в окрестности частоты срезу
Полученная на практике fср = 47.01 кГц
Вывод: Затухание сигнала в диапазоне частот от 125 Гц до 10 кГц не происходит, следовательно устройство не оказывает значительного влияния на качество связи..
Воспользуйтесь поиском по сайту:
studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2023 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.01 с) .
Построение ВАХ полупроводникового диода в Multisim
ВАХ резистора через Multisim
Здравствуйте,сложил схему как надо было(сх1) ,нужно по условию построить ВАХ резистора,работа в.
Нужно снять ВАХ для 2N3394 и 2N3501 в multisim
Проблема заключается в том что данных транзисторов в miltisime нету. Подскажите 1)что делать.
Multisim. Как построить вах 2 диодов для сравнения через один характериограф?
Как построить вах 2 диодов для сравнения через один характериограф?
ВАХ диода
Здравствуйте подскажите пожалуйста как правильно подключить осцилограф в программе EWB чтобы.
ВАХ диода
Еще раз обращаюсь за подсказкой. Есть классический диод, ВАХ которого описывается как.
Получение ВАХ диода в Microcap9
Здравствуйте, столкнулся с проблемой, когда создавал Вольт-Амперную характеристику диода в.
График ВАХ диода Д1009
Существует такое вообще? И если нет, то как построить его?
Cнятие ВАХ диода в Electronics Workbench
Тема лабораторной работы: полупроводниковый диод. В Electronics Workbench нужно составить схему для.
Multisim. Не получается вывести в осциллограф вах 2-х диодов одновременно
Прикрепляю скрин где я собрал схему. Конкретно мне нужно чтобы на осциллографе выводились.
ВАХ полупроводникового диода
всем привет хочу построить график вах полупроводникового диода,но получается полная лажа код у.
Похожие публикации:
Ювелирное обозрение
Все о ювелирных украшениях, драгоценных камнях и металлах
Как снять по точкам вах диода
Измерения.Вольт-амперная характеристика (ВАХ) представляет собой график зависимости тока, протекающего через диод, от прикладываемого напряжения. Процесс снятия вольт-амперной характеристики полупроводникового диода разделен на две части в зависимости от полярности подаваемого на диод напряжения: 1)измерение в прямом направлении, 2) измерение в обратном направлении.
Для измерений в прямом направлении применяется принципиальная схема, изображенная на рис.4,а. Несмотря на то, что миллиамперметр показывает суммарный ток диода и вольтметра, последним можно пренебречь ввиду его малости (сопротивление вольтметра на много порядков больше сопротивления диода в прямом направлении).
1.Соберите электрическую цепь по блок-схеме на рис. 4,б. Миллиамперметр как измерительный прибор из нее исключен, так как величина тока в цепи диода задается стабилизированным источником питания ИП.
2.Установите кодовые переключатели на источнике тока Б5-48 на 8,5В и 0,01А. Дайте возможность преподавателю проверить собранную цепь.
3.Включите универсальный прибор В7-40 в сеть 220В. Нажмите кнопку U= – измерение постоянного напряжения, а также кнопку АВП – автоматический выбор предела измерения.
4.Включите источник питания Б5-48. Запишите показания вольтметра в таблицу при данном токе через диод ( 0,01A ). Увеличивая ток от 0,01 до 0,09А, каждый раз записывайте показания вольтметра.
5.Закончив данную серию измерений, выключите все приборы.
Для того чтобы снять зависимость тока диода от обратного напря-жения, используется принципиальная схема, представленная на рис.5,а. Обратный ток диода сравним по величине с током вольтметра, поэтому микроамперметр включен таким образом, что показывает только ток диода.
Соберите электрическую цепь по схеме, изображенной на рис. 5,б. Здесь универсальный измерительный прибор В7-40 работает в режиме амперметра постоянного тока. Вольтметра как измерительного прибора в цепи нет, так как величина напряжения на диоде задается источником питания Б5-48.
1.Установите кодовые переключатели на источнике Б5-48 в положение 0,5В и 0,01А.
2.Включите прибор В7-40 в сеть 220В. Нажмите кнопку I= – измерение силы постоянного тока и кнопку АВП.
3.Включите источник питания Б5-48 и, изменяя напряжение на его выходе от 0,5В до 8,5В через 1В, записывайте показания приборов в таблицу.
4.Выключите все приборы.
| Прямой ток Iпр, мА | Прямое напряжение Uпр, В | Обратное напряжение Uобр, В | Обратный ток Iобр, мкА |
Обработка результатов. По данным таблицы постройте график зависимости тока диода от приложенного напряжения в одной системе координат (допускается применение разных масштабов для прямого и обратного тока в силу большой разницы между ними). Полученный график и есть вольт-амперная характеристика данного типа диода, построенная по экспериментальным точкам.
Дата добавления: 2015-06-12 ; просмотров: 4080 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
Лабораторная работа 21 (Lr21)
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ДИОД,
СТАБИЛИТРОН И ТИРИСТОР
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Снятие и анализ вольтамперных характеристик полупроводникового выпрямительного диода, стабилитрона и тиристора; определение их параметров по характеристикам.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ И РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ДИОДЫ
Полупроводниковый диод содержит один р-п-переход и имеет два вывода: вывод А (анод) от р-области и К (катод) от п-области. Наиболее распространены и обширны две группы германиевых и кремниевых диодов – выпрямительные и импульсные, называемые в некоторых справочниках универсальными.
Выпрямительные диоды, в которых используется основное свойство р–п-перехода – его односторонняя электропроводность, применяют главным образом для выпрямления переменного тока в диапазоне частот от 50 Гц до 100 кГц. Импульсные диоды применяют в схемах электронных устройств, работающих в импульсных режимах.
Функционирование диода в электрической схеме определяется его вольтамперной характеристикой (ВАХ). Прямую ветвь ВАХ Iпр(Uпр) снимают с помощью схемы (рис. 21.1) при верхнем положении переключателя Q. Прямой ток через диод VD задаётся источником постоянного напряжения E1.
Ступенчато изменяя ЭДС Е1 источника Е1, измеряют (с помощью амперметра А1) прямой ток Iпр £ Iпр.max и (с помощью вольтметра V1) прямое напряжение Uпр диода для ряда значений ЭДС. Обратную ветвь ВАХ Iобр(Uобр) снимают с помощью той же схемы (рис. 21.1), установив переключатель Q в нижнее положение. Ступенчато изменяя выходное напряжение источника напряжения E2 от 0 до Uобр.max, измеряют обратный ток Iобр диода для ряда значений обратного напряжения Uобр.
Читайте также: Какую температуру выставлять при сварке полипропиленовых труб
Анализ типовых ВАХ диодов (рис. 21.2) показывает, что прямое напряжение Uпр на германиевом диоде почти в два раза меньше, чем на кремниевом, при одинаковых значениях прямого тока Iпр, а обратный ток Iобр кремниевого диода значительно меньше обратного тока германиевого диода при одинаковых обратных напряжениях. К тому же, германиевый диод начинает проводить ток при ничтожно малом прямом напряжении Uпр, а кремниевый – только при Uпр = 0,4…0,5 В.
Исходя из этих свойств, германиевые диоды применяют как в схемах выпрямления переменного тока, так и для обработки сигналов малой амплитуды (до 0,3 В), а кремниевые, наиболее распространённые – как в схемах выпрямления, так и в схемах устройств, в которых обратный ток недопустим или должен быть ничтожно мал. Кроме того, кремниевые диоды сохраняют работоспособность до температуры окружающей среды 125…150 °С, тогда как германиевые могут работать только до 70 °С.
Основные параметры выпрямительного диода приводятся в его техническом паспорте и сравниваются (для принятия решения его использования в схеме электронного устройства) с параметрами, определёнными по снятым характеристикам:
– прямое постоянное напряжение Uпр при определённом для каждого диода прямом постоянном токе Iпр;
– обратный ток Iобр при определённом обратном постоянном напряжении Uобр;
– максимально допустимое обратное напряжение Uобр.max. Превышение Uобр.max переводит диод в режим пробоя. Различают электрический и тепловой пробои р-п-перехода. Электрический пробой может быть лавинным или туннельным и не сопровождается разрушением р-п-перехода. Тепловой пробой, как правило, приводит к разрушению р-п-перехода и выводу диода из строя;
– максимально допустимый прямой ток Iпр.max, обычно определяемый как средний за период прямой ток в схеме однополупериодного выпрямителя.
СТАБИЛИТРОН
Стабилитрон – это сильно легированный кремниевый диод, на котором напряжение сохраняется с определённой точностью при изменении протекающего через него тока в заданном диапазоне. Стабилитроны в основном используют в параметрических стабилизаторах напряжения (рис. 21.3, а), в которых максимальное напряжение на нагрузке ограничено некоторой заданной величиной.
Рабочим участком ВАХ стабилитрона VC является участок обратной её ветви, соответствующий области обратного электрического пробоя p-n-перехода (рис. 21.3, б) и ограниченный минимальным Iст.min и максимальным Iст.max значениями тока.
При работе в этой области обратное напряжение на стабилитроне незначительно изменяется при относительно больших изменениях тока стабилитрона . Поэтому при изменении входного напряжения
изменяется в основном напряжение на балластном резисторе Rб, где входной ток (см. рис. 21.3, а).
При прямом включении стабилитрон VC может рассматриваться как обычный диод, однако в связи с повышенной концентрацией примесей напряжение Uпр » 0,3…0,4 В мало изменяется при значительных изменениях прямого тока Iпр (см. рис. 21.3, б). Прибор, в котором используется прямая ветвь в схемах стабилизации напряжения, называют стабистором.
Основными параметрами стабилитрона являются:
· – напряжение на стабилитроне;
· – динамическое сопротивление на участке стабилизации;
· – минимальный и максимальный токи стабилизации (номинальный ток от 5 мА до 5 А);
· = 0,3…0,4 %/град – температурный коэффициент напряжения на участке стабилизации, характеризующий относительное изменение напряжения стабилизации, вызванное изменением температуры на 1 °С при постоянном токе, протекающем через стабилитрон.
Примеры маркировки отечественных стабилитронов:
Читайте также: Какой высоты делать мангал
ТИРИСТОР
Тиристор – это полупроводниковый прибор, обладающий двумя устойчивыми состояниями: открытым и закрытым. В открытом состоянии тиристор хорошо проводит электрический ток, а в закрытом – имеет большое сопротивление. Основное назначение тиристоров – бесконтактная коммутация электрических цепей.
Тиристор имеет три вывода: анод А, катод К и управляющий электрод У (рис. 21.4, а). При отсутствии напряжения Uy на управляющем электроде и при приложении напряжения Ua к аноду оба эмиттерных перехода ЭП открыты, а коллекторный переход КП закрыт, и почти всё анодное напряжение Ua приложено к переходу КП. При увеличении напряжения Ua до значения напряжения отпирания Uот ток анода мал, а сопротивление прибора велико.
При напряжении анода Ua = Uот происходит лавинообразный пробой КП перехода, сопротивление тиристора уменьшается, и ток анода практически огранивается сопротивлением резистора Rн, т. е. Ia » Ua/Rн. Как видно из рис. 21.4, б, тиристор имеет два устойчивых состояния: участки оа и гд, наличие которых позволяет использовать прибор в качестве мощного переключающего элемента в различных схемах автоматики. Наличие же участка бв с отрицательным дифференциальным сопротивлением позволяет использовать прибор в различных схемах генераторов и модуляторов.
Чтобы выключить тиристор, нужно уменьшить анодное напряжение Ua до значения, при котором ток анода станет меньше тока удержания, т. е. Iа
M Лабораторное занятие
Снятие вольтамперной характеристики полупроводникового диода
Цель занятия: Научиться опытном путем снимать вольт-амперные характеристики полупроводниковова диода
Теоретический учебный материал
Двухэлектродный полупроводниковый элемент – диод содержит n- и p-проводящие слои (рисунок1)в n-проводящем слое в качестве свободных носителей заряда преобладают электроны, а в р-проводящем слое – дырки. Существующий между этими слоями р-n переход имеет внутренний потенциальный барьер, препятствующий соединению свободных носителей заряда. Таким образом, диод блокирован.
| р- n переход |
| анод | катод |
Ход работы:
Снять вольтамперную характеристику полупроводникового диода в прямом и обратном направлениях.
Порядок выполнения эксперимента
К диоду (рисунок2)при прямой полярности приложите напряжение постоянного тока Uпр, величины которого указаны в таблице 1, измерьте с помощью мультиметра соответствующие токи Iпр и их значение занесите в таблицу. Используйте при этом схему измерения с погрешностью по току.
| а) Прямая полярность | б) Обратная полярность |
| Uпр, В | 0,1 | 0,2 | 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,6 | 0,65 | 0,7 | 0,75 |
| Iпр, мА |
· Измените полярность диода, переключите вольтметр для измерений с погрешностью по напряжению как показано на рис.2, б и повторите эксперимент при величинах обратных напряжений, указанных в таблице 2. Для получения напряжений больше 15В соедините два источника последовательно.
| Uобр, В | 2,5 |
| Iобр, мкА |
Точные измерения обратного тока (Iобр) возможны только с помощью высокочувствительного мультиметра.
1. Содержание отчета:
· Перенесите измеренные данные из таблиц на график (рисунок3)постройте вольтамперную характеристику диода.
Сделайте выводы по работе:
Ответ:________________________
Лабораторное занятие 12
Экспериментальное исследование однополупериодного выпрямителя.
Цель занятия: Опытным путем изучить свойства однополупериодного выпрямителя.
Теоретический учебный материал:
В цепи с полупроводниковом диодом (рисунок1)установившийся ток может протекать только при определенной полярности приложенного к диоду напряжения. При измерении полярности напряжения диод запирается и ток прекращается. В цепи переменного (синусоидального) напряжения ток протекает только в течение той полуволны, когда диод открыт. Полуволна другой полярности подавляется. В результате в цепи имеет место ток одного направления. Для уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения применяются сглаживающие фильтры. Простейшим фильтром является конденсатор, подключенный параллельно нагрузке.
При исследовании выпрямителей применяются следующие обозначения:
Читайте также: Какой должен быть стаж чтобы получать пенсию
uвх, Uвх – мгновенное и действующее значение синусоидального входного напряжения;
ud, Ud, Udmax, Udmin –мгновенное, среднее, максимальное, минимальное значения выходного (выпрямительного) напряжения;
fn– частота пульсаций выходного напряжения;
m=fпульс/fвх – число пульсаций выпрямленного напряжения за один период напряжения питания;
kпульс=ΔUпульс/Ud=(Udmax-Udmin)/Ud-коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения.
В данной работе используется одна фаза трехфазного источника напряжений.
Ход работы:
Задание
Исследовать выпрямительное действие полупроводникового диода в составе однополупериодного выпрямителя.
Сделайте выводы по работе.
Вопрос 1: Почему максимальное значение выпрямленного напряжения
Umax не совпадает с амплитудой входного напряжения?
Ответ:_______________________
Вопрос 2: Что произойдет при изменении полярности диода в цепи
Ответ:_______________________
Вопрос 3: Каково обратное напряжение диода в схеме со сглаживающим
Ответ:_______________________
Вопрос 4: Какое действие оказывает сглаживающий конденсатор на
амплитуду пульсации напряжений?
Ответ:_______________________
Лабораторное занятие 13
Задание
Исследовать свойства мостового выпрямителя с помощью осциллографа и мультиметра.
Исследование стабилитрона
Наличие почти горизонтального участка на вольтамперной характеристике стабилитрона делает его пригодным для стабилизации постоянного напряжения на нагрузке. Для этого нагрузку включают параллельно стабилитрону и подсоединяют к источнику через балластный резистор.
Задание 1
Исследовать зависимость выходного напряжения и тока стабилитрона от входного напряжения в цепи параметрического стабилизатора напряжения.
Задание 2
Исследовать влияние тока нагрузки Iн на величину тока стабилитрона.
Триодный тиристор
Триодные тиристоры, обычно называемые просто тиристорами (рис.1), имеют четыре слоя p-n-p-n, один из которых соединен с внешним управляющим электродом (УЭ). Это позволяет приводить цепь катод (К) / анод (А) тиристора в открытое состояние напряжением управления, подаваемым между управляющим электродом и катодом.
Тиристор может быть также переведен в открытое состояние катодно-анодным напряжением. Однако этого способа, если возможно, следует избегать, чтобы не разрушить тиристор.
| тиристор условное обозначение рис. 1 | Будучи отпертым, тиристор сохраняет проводящее состояние, даже когда напряжение на управляющем электроде выключается. Цепь катод/анод возвращается к запертому состоянию, когда анодный ток уменьшается ниже минимальной величины (тока удержание Iуд). |
Задание
Исследовать процессы отпирания и запирания тиристора. Снять статические вольтамперные характеристики цепи управления и анодной цепи тиристора, а также начальный участок динамической характеристики с помощью осциллографа.
Логический элемент AND (И)
ЭлементИ имеет несколько входов и один выход. Выход приобретает значение 1 только тогда, когда все входы данного логического элемента имеют значение 1. его условное обозначение показано на рис. 1а.
Задание
Исследовать свойства элемента И с тремя входами со следующим соответствием сигналов
0В ≡ сигнал 0 ≡уровень низкого потенциала,
+ 15В ≡ сигнал 1 ≡уровень высокого потенциала.
Логический элемент OR (ИЛИ)
Элемент ИЛИ, также как и элемент И, имеет несколько входов и один выход. Выход приобретает значение 1, когда хотя бы один вход данного логического элемента имеет значение 1. Его условное обозначение показано на рис. 2а.
Задание
· Исследовать свойства элемента ИЛИ с тремя входами со следующим соответствием сигналов: 0В ≡ сигнал 0≡ уровень низкого потенциала, +15В≡ сигнал 1 ≡ уровень высокого потенциала.
Логический элемент NOT (НЕ)
Логические элементы НЕ отрицают входной сигнал, т.е. они преобразуют сигналы 1 в сигналы 0 и наоборот. Они всегда имеют по одному входу и одному выходу. Используются наряду с другими элементами в цифровых инверторах и логических устройствах. Условное обозначение элемента НЕ показано на рис. 3а.
Задание
Проведя необходимые измерения, исследовать свойства элемента НЕ.
M Лабораторное занятие
Снятие вольтамперной характеристики полупроводникового диода
Последнее изменение этой страницы: 2017-03-15; Просмотров: 743; Нарушение авторского права страницы
Назначение вольт-амперной характеристики (ВАХ) диода
Широкое применение в области электроники получили полупроводниковые элементы, одним из которых является диод. Они используются практически во всех устройствах, но чаще — в различных блоках питания и для обеспечения электробезопасности. Каждый из них имеет свое конкретное предназначение и технические характеристики. Для выявления различного рода неисправностей и получения технических сведений нужно знать ВАХ диода.
Общие сведения
Диод (Д) — полупроводниковый элемент, служащий для пропускания тока через p-n-переход только в одном направлении. При помощи Д можно выпрямлять переменное U, получая из него постоянное пульсирующее. Для сглаживания пульсаций применяют фильтры конденсаторного или индуктивного типа, а иногда их и комбинируют.
Д состоит только из p-n-перехода с выводами, которые называются анодом (+) и катодом (-). Ток, при прохождении через проводник, оказывает на него тепловое действие. При нагреве катод испускает отрицательно заряженные частицы — электроны (Э). Анод притягивает электроны, так как обладает положительным зарядом. В процессе образуется эмиссионное поле, при котором возникает ток (эмиссионный). Между (+) и (-) происходит генерация пространственного отрицательного заряда, мешающего свободному движению Э. Э, достигшие анода, образуют анодный ток, а не достигшие — катодный. Если анодный и катодный токи равны нулю, Д находится в закрытом состоянии.
Устройство полупроводника
Д состоит из корпуса, изготавливаемого из прочного диэлектрического материала. В корпусе находится вакуумное пространство с 2 электродами (анод и катод). Электроды, представляющие металл с активным слоем, обладают косвенным накалом. Активный слой при нагревании испускает электроны. Катод устроен таким образом, что внутри его находится проволока, которая накаливается и испускает электроны, а анод служит для их приема.
В некоторых источниках анод и катод называют кристаллом, который изготавливается из кремния (Si) или германия (Ge). Одна из его составных частей имеет искусственный недостаток электронов, а другая — избыток (рис. 1). Между этими кристаллами существует граница, которая называется p-n-переходом.
Рисунок 1 — Схематическое изображение полупроводника p-n-типа.
Сферы применения
Д широко применяется в качестве выпрямителя переменного U в построении блоков питания (БП), диодных мостов, а также в виде одиночного элемента конкретной схемы. Д способен защитить цепь от несоблюдения полярности подключения источника питания. В цепи может произойти пробой какой-либо полупроводниковой детали (например, транзистора) и повлечь за собой процесс выхода из строя цепочки радиоэлементов. При этом применяется цепочка из нескольких Д, подключенных в обратном направлении. На основе полупроводников создаются переключатели для коммутации высокочастотных сигналов.
Д применяются в угольной и металлургической промышленностях, особенно при создании искробезопасных цепей коммутации в виде диодных барьеров, ограничивающих U в необходимой электрической цепи. Диодные барьеры применяются вместе с ограничителями тока (резисторами) для уменьшения значений I и повышения степени защиты, а следовательно, электробезопасности и пожаробезопасности предприятия.
Вольт-амперная характеристика
ВАХ — это характеристика полупроводникового элемента, показывающая зависимость I, проходящего через p-n-переход, от величины и полярности U (рис. 1).
Рисунок 1 — Пример вольт-амперной характеристики полупроводникового диода.
ВАХ отличаются между собой и это зависит от типа полупроводникового прибора. Графиком ВАХ является кривая, по вертикали которой отмечены значения прямого I (вверху). Внизу отмечены значения I при обратном подключении. По горизонтали указаны показания U при прямом и обратном включении. Схема состоит из 2 частей:
Из графика можно сделать вывод: чем круче вертикальная часть графика (1 часть), тем ближе нижняя линия к горизонтальной оси. Это свидетельствует о высоких выпрямительных свойствах полупроводникового прибора. Необходимо учитывать, что ВАХ зависит от температуры окружающей среды, при понижении температуры происходит резкое понижение Iобр. Если температура повышается, то повышается и Iобр.
Построение графика
Построить ВАХ для конкретного типа полупроводникового прибора несложно. Для этого необходимы блок питания, мультиметр (вольтметр и амперметр) и диод (можно построить для любого полупроводникового прибора). Алгоритм построения ВАХ следующий:
Рисунок 2 — Пример нелинейной ВАХ диода.
ВАХ будет различна для каждого полупроводника. Например, одним из самых распространенных полупроводников является диод Шоттки, названный немецким физиком В. Шоттки (рисунок 3).
Рисунок 3 — ВАХ Шоттки.
Исходя из графика, носящего асимметричный характер, видно, что для этого типа диода характерно малое падение U при прямом подключении. Присутствует экспоненциальное увеличение I и U. Ток в барьере обусловлен отрицательно заряженными частицами при обратном и прямом смещениях. Шоттки обладают высоким быстродействием, так как диффузные и рекомбинационные процессы отсутствуют. I зависит от U благодаря изменению количества носителей, принимающих участие в процессах переноса заряда.
Кремниевый полупроводник широко применяется практически во всех электрических схемах устройств. На рисунке 4 изображена его ВАХ.
Рисунок 4 — ВАХ кремниевого Д.
На рисунке 4 ВАХ начинается с 0,6-0,8 В. Кроме кремниевых Д существуют еще германиевые, которые при нормальной температуре будут нормально работать. Кремниевый имеет меньший Iпр и Iобр, поэтому тепловой необратимый пробой у германиевого Д наступает быстрее (при подаче высокого Uобр), чем у его конкурента.
Выпрямительный Д применяется для преобразования переменного U в постоянное и на рисунке 5 приведена его ВАХ.
Рисунок 5 — ВАХ выпрямительного Д.
На рисунке изображена теоретическая (пунктирная кривая) и практическая (экспериментальная) ВАХ. Они не совпадают из-за того, что в теории не учитывались некоторые аспекты:
Кроме того, температура окружающей среды значительно влияет на измерения, и ВАХ не совпадают, так как теоретические значения получают при температуре +20 градусов. Существуют и другие важные характеристики полупроводников, которые можно понять по маркировке на корпусе.
Существуют и дополнительные характеристики. Они нужны для применения Д в определенной схеме с U и I. Если использовать маломощный Д в устройствах с U, превышающем максимально допустимое Uобр, то произойдет пробой и выход из строя элемента, а также это может повлечь за собой цепочку выхода других деталей из строя.
Дополнительные характеристики: максимальные значения Iобр и Uобр; прямые значения I и U; ток перегрузки; максимальная температура; рабочая температура и так далее.
ВАХ помогает определить такие сложные неисправности Д: пробой перехода и разгерметизация корпуса. Сложные неисправности могут привести к выходу из строя дорогостоящих деталей, следовательно, перед монтажом Д на плату необходимо его проверить.
Возможные неисправности
Согласно статистике, Д или другие полупроводниковые элементы выходят из строя чаще, чем другие элементы схемы. Неисправный элемент можно вычислить и заменить, но иногда это приводит к потере функциональности. Например, при пробое p-n-перехода, Д превращается в обыкновенный резистор, а такая трансформация может привести к печальным последствиям, начиная от выхода из строя других элементов и заканчивая пожаром или поражением электрическим током. К основным неисправностям относятся:
При пробое Д не пропускает ток в одном направлении. Причин может быть несколько и возникают они при резких ростах I и U, которые являются недопустимыми значениями для определенного Д. Основные виды пробоев p-n-перехода:
При тепловом на физическом уровне происходит значительный рост колебания атомов, деформация кристаллической решетки, перегрев перехода и попадание электронов в проводимую зону. Процесс необратим и приводит к повреждению радиодетали.
Электрические пробои носят временный характер (кристалл не деформируется) и при возвращении к нормальному режиму работы его функции полупроводника возвращаются. Конструктивным повреждением являются физические повреждения ножек и корпуса. Утечка тока возникает при разгерметизации корпуса.
Для проверки Д достаточно выпаять одну ножку и прозвонить его мультиметром или омметром на наличияе пробоя перехода (должен звониться только в одном направлении). В результате появится значение R p-n-перехода в одном направлении, а в другом прибор покажет бесконечность. Если звониться в 2 направления, то радиодеталь неисправна.
Если отпала ножка, то ее нужно припаять. При повреждении корпуса — деталь необходимо заменить на исправную.
При разгерметизации корпуса понадобится построение графика ВАХ и сравнение его с теоретическим значением, взятым из справочной литературы.
Таким образом, ВАХ позволяет не только получить справочные данные о диоде или любом полупроводниковом элементе, но и выявить сложные неисправности, которые невозможно определить при проверке прибором.