Вольт амперная характеристика диода график: Построение вольтамперной характеристики диода и измерения его параметров

Когда приложенное обратное напряжение превышает определенное значение, обратный ток внезапно увеличивается.Это явление называется электрическим пробоем. Пороговое напряжение, которое вызывает это, называется напряжением обратного пробоя диода. Кроме того, диод теряет однонаправленную проводимость при электрическом пробое. Если диод не перегревается из-за электрического пробоя, однонаправленная проводимость не может быть навсегда нарушена. После нормального восстановления напряжения диод может нормально работать, иначе диод выйдет из строя. Следовательно, обратное напряжение, подаваемое на диод, не должно превышать номинальное значение, указанное в таблице технических параметров.

1） Лавина

По мере увеличения обратного напряжения PN-перехода электрическое поле в области пространственного заряда усиливается. То есть через электроны и дырки в области пространственного заряда энергия, полученная электрическим полем, увеличивается, и электроны и дырки, движущиеся в кристалле, будут непрерывно сталкиваться с атомами кристалла. Когда энергия электронов и дырок достаточно велика, при таком столкновении электроны в ковалентной связи могут быть возбуждены с образованием свободной пары электрон-дырка.Это явление называется ударной ионизацией. Вновь сгенерированные электроны и дырки движутся в противоположном направлении под действием электрического поля, восстанавливают энергию и могут снова генерировать новые электронно-дырочные пары путем столкновения. Это эффект умножения текущей несущей. Когда обратное напряжение увеличивается до определенного значения, умножение носителей похоже на лавину на крутом снежном склоне. Носители увеличиваются намного быстрее и быстрее, в результате чего обратный ток резко увеличивается, поэтому в конце происходит лавинный пробой.

Лавинный пробой происходит в основном в диодах с низкой концентрацией примесей, и требуется относительно высокое напряжение, кроме того, напряжение пробоя обратно пропорционально концентрации.

2） Стабилитрон

Когда применяется обратное напряжение на выше , в области пространственного заряда PN-перехода возникает сильное электрическое поле, которое может разрушить ковалентную связь, чтобы отделить захваченные электроны, и заставит электронно-дырочные пары образовать большой обратный ток. .Напряженность электрического поля, необходимая для пробоя стабилитрона, составляет около 2 * 105 В / см, что может быть достигнуто только в PN-переходе с особенно большой концентрацией примесей. Из-за большой концентрации примесей плотность заряда (т.е. примесных ионов) в области объемного заряда также велика. Следовательно, область пространственного заряда становится узкой, а напряженность электрического поля может быть высокой. Так что пробой стабилитрона чаще всего происходит в диодах с более высокими концентрациями примесей. Если концентрация легирования мала, а область барьера широкая, пробой стабилитрона будет происходить редко.

Направленность тока большинства диодов часто называют «выпрямляющими». В диоде ток может проходить только в одном направлении (это называется прямым смещением) и отключаться в обратном направлении (это называется обратным смещением). Диод можно рассматривать как электронный обратный клапан. Однако в действительности диоды демонстрируют не такую ​​идеальную направленность включения-выключения, а довольно сложные нелинейные электронные характеристики, которые определяются конкретным типом диодов.

Напряжение и ток диода не линейны, поэтому резисторы следует подключать, когда разные диоды подключены параллельно.

Из-за наличия емкости перехода, когда частота в некоторой степени высока, емкостное реактивное сопротивление настолько мало, что может вызвать короткое замыкание PN перехода. В этом случае диод потеряет однонаправленную проводимость и не сможет работать. Кроме того, чем больше площадь PN перехода, тем больше емкость перехода и тем больше невозможно работать на высокой частоте.

1) Переднее рабочее пространство

Диод имеет прямую проводимость, и ток проводимости определяется внешним током, и максимальный ток не превышает максимального прямого рабочего тока диода, и прямое падение напряжения постепенно увеличивается с током, но изменение не большой.

2) Зона нечувствительности

Диод находится в состоянии положительного смещения, и его напряжение прямого смещения меньше, чем его напряжение включения, поэтому диод не может быть включен, и прямой ток равен нулю.

3) Обратное рабочее пространство

Когда диод находится в обратном рабочем состоянии, его обратный ток мал. Обычно силиконовая трубка имеет сопротивление от нескольких мкА до десятков мкА, а диод не проводящий. Вместе с передним рабочим пространством это рабочее пространство отражает однонаправленную проводимость диода, которая может использоваться для выпрямления и в других случаях.

4) Зона обратного пробоя

Диод тоже в обратном рабочем состоянии, но обратное напряжение большое. Хотя обратный рабочий ток диода быстро увеличивается, обратное рабочее напряжение остается практически неизменным. Эта характеристика может быть использована для стабилитрона.

Металлический проводник, когда температура существенно не изменяется, его сопротивление постоянно, поэтому его характеристика вольт-ампер представляет собой прямую линию, проходящую через начало координат.Электрический компонент, имеющий такие вольт-амперные характеристики, называется линейным элементом, потому что их температура может определять значения сопротивления.

Закон Ома — экспериментальный закон с металлическими проводниками. Применим ли этот вывод к другим проводникам, все еще требует экспериментальной проверки. Эксперименты показали, что, кроме металлов, закон Ома также применим к растворам электролитов, но не к газовым проводникам (таким как люминесцентные лампы, газы в неоновых трубках) и полупроводниковым компонентам.То есть в этих случаях ток не пропорционален напряжению, и такие электрические компоненты называются нелинейными компонентами.

Связь между напряжением, приложенным к PN-переходу, и током, протекающим через диод, называется вольт-амперной характеристической кривой, как показано на рисунке:

Примечание: Падение напряжения на лампе диода: кремниевый диод (без подсветки) имеет прямое падение напряжения 0.7 В, а неоновая трубка — 0,3 В. Падение напряжения на передней трубке светодиодов зависит от цвета свечения. Существуют три контрольных значения основных цветов: падение напряжения красного светодиода составляет 2,0-2,2 В, желтого светодиода 1,8-2,0 В и зеленого светодиода 3,0-3,2 В. Номинальный ток при излучении света составляет примерно 20 мА.

Когда обратное напряжение превышает определенное значение U (BR), обратный ток резко увеличивается, что называется обратным пробоем.

Конденсатор, эквивалентный изменению ширины обедненного слоя, называется барьерной емкостью Cb.

Когда на PN переход подается обратное напряжение, Cb значительно изменяется с изменением u. В соответствии с этим могут изготавливаться различные варакторные диоды.

Меньшая часть PN-перехода в стабильном состоянии называется неосновной несущей.

Когда PN-переход находится в прямом смещении, дырки, которые диффундируют из области P в область N, и свободные электроны, которые диффундируют из области N в область P, называются неравновесными неосновными носителями.

Процесс накопления и высвобождения заряда в диффузионной области такой же, как процесс зарядки и разрядки конденсатора.Этот эффект называется диффузионной емкостью.

Часто задаваемые вопросы о характеристиках диодов и их кривой V-I

1. Какие характеристики диода?
Основными статическими характеристиками диодов являются прямое напряжение VF и прямой ток IF, а также обратное напряжение и ток VR и IR. Область, обведенная оранжевой пунктирной линией на диаграмме справа, указывает полезную площадь выпрямительных диодов.

2.Какие характеристики идеального диода? Характеристики идеального диода
Пороговое напряжение
: Идеальные диоды не имеют порогового напряжения.
Прямой ток: Идеальные диоды включают неограниченный прямой ток, когда любое прямое напряжение приложено к их клеммам.
Напряжение пробоя: Идеальные диоды не имеют напряжения пробоя.
Обратный (утечка) Ток

3. Каковы характеристики диода с pn переходом?
Область PN перехода переходного диода имеет следующие важные характеристики:
Полупроводники содержат два типа мобильных носителей заряда: «дырки» и «электроны».
Дырки заряжены положительно, а электроны — отрицательно.

4. Каковы параметры диода? Пиковое обратное напряжение
, PIV: Характеристики диода представляют собой максимальное напряжение, которое диод может выдерживать в обратном направлении. … Максимальный прямой ток: Для конструкции электронной схемы, которая пропускает любые уровни тока, необходимо обеспечить, чтобы максимальные уровни тока для диода не превышались.

5. Какова основная функция диода PN?
Диод с p-n переходом — это базовое полупроводниковое устройство, которое контролирует поток электрического тока в цепи.Он имеет положительную (p) сторону и отрицательную (n) сторону, создаваемую добавлением примесей с каждой стороны кремниевого полупроводника.

6. Является ли характеристика диода линейной?
Компонент схемы имеет нелинейную характеристику, если сопротивление не является постоянным на всем протяжении и является некоторой функцией напряжения или тока. Например, диод имеет разное сопротивление для разных значений напряжения. Однако он имеет линейную характеристику для узкой рабочей области.

7.Как температура влияет на кривую ВАХ диода?
Влияние повышенной температуры на характеристическую кривую диода с PN переходом показано на рисунке выше. Можно отметить, что прямая характеристика смещается вверх с повышением температуры. С другой стороны, обратная характеристика смещается вниз с повышением температуры.

8. Диоды переменного или постоянного тока?
Один или четыре диода преобразуют бытовую мощность 110 В в постоянный ток, образуя половинный (один диод) или двухполупериодный (четыре диода) выпрямитель.Диод пропускает через себя только половину сигнала переменного тока.

9. Каковы VI характеристики диода?
ВИ-характеристики диода с PN переходом при прямом смещении нелинейны, то есть не являются прямой линией. Эта нелинейная характеристика показывает, что во время работы N-перехода сопротивление не является постоянным. Наклон диода с PN-переходом при прямом смещении показывает, что сопротивление очень низкое.

10. Увеличивают ли диоды напряжение?
Прямое напряжение
Чтобы «включиться» и проводить ток в прямом направлении, диод требует приложения определенного количества положительного напряжения…. Однако, когда напряжение приближается к номинальному прямому напряжению, большое увеличение тока по-прежнему должно означать лишь очень небольшое увеличение напряжения.

Вам также может понравиться

Характеристики диода Шоттки и его применение

: каков принцип работы стабилитронов?

Учебное пособие по основам работы со светодиодами

Альтернативные модели

Вольт-амперная характеристика диода с PN-переходом

Вольт-амперная или V-I характеристика диода с PN-переходом — это кривая между напряжением на переходе и током цепи.Обычно напряжение снимается по оси x, а ток — по оси y.

На рисунке ниже показана схема для определения ВАХ диода с PN переходом. Характеристики могут быть изучены по трем направлениям, т.е.

1. Нулевое внешнее напряжение
2. Прямое смещение
3. Обратное смещение

1. Нулевое внешнее напряжение:

Когда внешнее напряжение равно нулю , т.е. K, потенциальный барьер на стыке не пропускает ток.Ток цепи в этом случае обозначен точкой O на рисунке.

2. Прямое смещение:

При прямом смещении на диод с PN-переходом, т.е. p-тип, подключенный к положительной клемме, и n-тип, подключенный к отрицательной клемме, потенциальный барьер уменьшается. когда потенциальный барьер устраняется при определенном напряжении, в цепи начинает течь ток. Ток увеличивается с увеличением прямого напряжения. Таким образом, возрастающая кривая OB получается с прямым смещением.На фигуре OA ток увеличивается очень медленно, а кривая является нелинейной, потому что внешнее напряжение используется для преодоления потенциального барьера. Когда внешнее напряжение превышает напряжение потенциального барьера, диод с PN-переходом ведет себя как обычный проводник. Поэтому ток начинает очень резко возрастать с увеличением внешнего напряжения (AB) и становится почти линейным.

3. Обратное смещение

С обратным смещением на диод PN-перехода i.е. p-тип подключен к отрицательной клемме и n-тип подключен к положительной клемме, потенциальный барьер увеличивается на диодном переходе. Ток отсутствует, поскольку сопротивление перехода становится очень высоким. В цепи с обратным смещением протекает очень небольшой ток (мкА). Этот ток возникает из-за неосновных зарядов.

Есть несколько свободных электронов в материале p-типа и несколько дырок в материале n-типа. Эти нежелательные свободные электроны p-типа и дырки n-типа называются неосновными носителями.Для неосновных носителей приложенное обратное смещение проявляется как прямое смещение. Поэтому небольшой ток течет в обратном направлении.

Если обратное напряжение постоянно увеличивается, кинетическая энергия электронов (неосновных носителей заряда) может стать достаточно высокой, чтобы выбивать электроны из атомов полупроводника. На этом этапе происходит пробой перехода, характеризующийся внезапным повышением обратного тока и внезапным падением сопротивления барьерной области, что может навсегда разрушить переход.

Прямой ток через PN-переход возникает из-за большинства носителей, производимых примесью. Но обратный ток возникает из-за неосновных носителей, образующихся из-за разрыва некоторых ковалентных связей при комнатной температуре.

Связанные термины:

Дополнительные примечания по электротехнике:

Вольт-ампер Характеристика PN диода

Какая характеристика вольт-амперного диода PN?

Ток I в PN-диоде по отношению к напряжению перехода V _В соотношением, заданным уравнением

На рисунке 1 представлена ​​типичная вольт-амперная характеристика для PN-диода, построенная по приведенному выше уравнению. При прямом смещении прямой ток остается практически нулевым до тех пор, пока не будет достигнуто так называемое напряжение отключения V _В t-диода. Это напряжение включения определяется как напряжение, ниже которого прямой ток составляет менее 1% от максимального номинального тока диода. Это напряжение включения также известно как напряжение включения или пороговое напряжение. Напряжение среза зависит от материала полупроводника и от метода изготовления.Обычно напряжение среза составляет около 0,2 В для Ge диода и около 0,6 В для Si-диода. Это более высокое значение напряжения среза в Si-диоде в основном связано с низким значением I _O .

Из рисунка 1 видно, что за пределами напряжения отключения прямой ток быстро увеличивается с увеличением прямого напряжения. В диапазоне прямого напряжения приложенное напряжение намного больше, чем V _T (0,026 вольт при 300 K), так что в приведенном выше уравнении мы можем пренебречь 1 по сравнению с

При небольшом обратном смещении обратный ток увеличивается с увеличением величины обратного смещения.Когда величина обратного смещения превышает в несколько раз V _T , мы можем пренебречь сравнением

Температурная зависимость от вольт-амперной характеристики

Полный обратный ток насыщения:

Суммарное или измеренное значение обратного тока насыщения

Это уравнение дает I ₀ как функцию от D _n , D _p и n _i ² . Но n _i ² зависит от температуры в соответствии с уравнением ниже

Напряжение V _T также пропорционально температуре T. Кроме того, D _p и D _n зависят от температуры T.Соответственно, общее выражение для I ₀ , действительное как для Ge, так и для Si-диодов, равно

Где k — константа, m — константа материала, qV _G0 — запрещенная энергетическая щель в джоулях. Экспериментально установлено, что обратный ток

Напряжение отключения:

Следующее соотношение справедливо как для Ge, так и для Si-диодов,

Таким образом, V, а также V _V уменьшаются с повышением температуры со скоростью 2,5 мВ / градус C. Хотя напряжение отключения V _V и полный обратный ток насыщения изменяются с температурой, форма общей ВАХ характеристики диода не меняется с температурой.

Сопротивление диода:

Статическое сопротивление диода R

Это отношение напряжения диода к току диода.Он сильно меняется при смещении рабочей точки. Он не является полезным параметром диода.

Динамическое или инкрементное сопротивление диода r

Определяется как,

Таким образом, динамическое сопротивление диода является обратной величиной крутизны зависимости тока от напряжения и формирует важный параметр устройства для работы с малым сигналом. Однако динамическое сопротивление диода r меняется в зависимости от рабочей точки.

Из уравнения (1),

Для обратного смещения более нескольких десятых вольт,

Для прямого смещения более нескольких десятых вольт,

Уравнение (9) показывает, что для прямого смещения r изменяется обратно пропорционально току I.

При комнатной температуре (300 К) V _T = 0.026 вольт. Затем для

Таким образом, для

Пример 1: Идеальный Ge-диод, работающий при температуре 100 ⁰ C, имеет обратный ток насыщения. При 100 ⁰ C найдите динамическое сопротивление диода для смещения 0,1 В (а) в прямом направлении и (б) в обратном направлении.

Решение:

При 100 ⁰ C, T = 273 + 100 = 373 ⁰ K,

Следовательно,

для Ge,

Следовательно,

Сейчас,

Для прямого смещения 0.1 вольт,

Следовательно,

Для обратного смещения 0,1 В,

Следовательно,

Кусочно-линейная аппроксимация характеристики диода

Для большой одиночной операции обычно достаточно использовать кусочно-линейное представление ВАХ PN-диода. На рис. 2 представлена ​​кусочно-линейная аппроксимация. Для V V ток нарастает с постоянной крутизной. В этой области диод имеет постоянное инкрементное сопротивление

[PDF] 1.1 ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЕРЕХОДНОГО ДИОДА P-N

1 1 1.1 ХАРАКТЕРИСТИКИ P-N-ПЕРЕХОДНОГО ДИОДА Цель: 1. Построить вольт-амперные характеристики кремниевого P-N-переходного диода …

Аппарат

01

PN Соединительный диод

02

Сопротивление

03

Регулируемый источник питания

04

Амперметр

05

Вольтметр

06

Доска для хлеба соединительные провода

Тип

Диапазон

IN4001

Количество 1

1 кОм

1

(0 — 30 В)

1

мК

(0-30) мА, (0-500) мкА

1

mC

(0 — 1) V, (0 — 30) V

1

Введение: донорные примеси (пятивалентные) вводятся в односторонние, а акцепторные примеси — в другую сторону монокристалла. собственного полупроводника, чтобы сформировать pn-диод с переходом, называемым обедненной областью (эта область обеднена носителями заряда).В этой области возникает потенциальный барьер Vγ, называемый напряжением включения. Это напряжение на диоде, при котором он начинает проводить. Соединение P-N может проводить за пределами этого потенциала. Переход P-N поддерживает однонаправленный ток. Если клемма «+ ve» входного источника питания подключена к аноду (сторона P), а клемма «–ve» входного источника питания подключена к катоду (сторона N), то диод считается смещенным в прямом направлении. В этом состоянии высота потенциального барьера на переходе снижается на величину, равную заданному напряжению прямого смещения.Как дырки со стороны p, так и электроны со стороны n пересекают переход одновременно и составляют прямой ток (инжектируемый неосновной ток — из-за того, что дырки пересекают переход и входят в N-сторону диода, из-за того, что электроны пересекают переход и попадают в него). Сторона P диода). Предполагая, что ток, протекающий через диод, очень велик, диод можно представить как короткозамкнутый переключатель. Если клемма –ve входного источника

2 подключена к аноду (сторона p), а клемма + ve источника питания подключена к катоду (сторона n), то диод считается смещенным в обратном направлении.В этом состоянии величина, равная обратному напряжению смещения, увеличивает высоту потенциального барьера на переходе. И дырки на p-стороне, и электроны на n-стороне стремятся удаляться от перехода, тем самым увеличивая обедненную область. Однако процесс не может продолжаться бесконечно, поэтому в диоде продолжает течь небольшой ток, называемый током обратного насыщения. Этот небольшой ток возникает из-за термически генерируемых носителей. Предполагая, что ток, протекающий через диод, пренебрежимо мал, диод можно представить как переключатель с разомкнутой цепью.Вольт-амперные характеристики диода объясняются следующим уравнением: I = Io (Exp (V / ηVT) -1) I = ток, протекающий в диоде Io = ток обратного насыщения V = напряжение, приложенное к диоду VT = вольт-эквивалент температуры = kT / q = T / 11,600 = 26 мВ (при комнатной температуре). η = 1 (для Ge) и 2 (для Si). Замечено, что Ge-диод имеет меньшее напряжение включения по сравнению с Si-диодом. Обратный ток насыщения в Ge-диоде больше по величине, чем в кремниевом диоде. Предварительные вопросы: 1. Зачем нужен допинг? 2.Как образуется обедненная область в PN-переходе? 3. Что такое ток утечки? 4. Что такое пробивное напряжение? 5. Что такое идеальный диод? Чем он отличается от настоящего диода? 6. Как температура влияет на обратные характеристики диода? 7. Что такое напряжение включения или колена? Укажите его значение в случае Ge или Si? 8. В чем разница между Ge и Si диодом. 9. Какая емкость образуется при прямом смещении? 10. Какова связь между шириной истощения и концентрацией примесей?

3 Принципиальная схема: прямое смещение

Обратное смещение

Меры предосторожности: 1.Во время эксперимента не превышайте номинальные значения диода. Это может привести к повреждению диода. 2. Подключите вольтметр и амперметр, соблюдая полярность, как показано на принципиальной схеме. 3. Не включайте источник питания, если вы не проверили соединения цепи в соответствии с принципиальной схемой. Эксперимент: состояние прямого смещения: 1. Подключите диод PN-перехода в прямом смещении, т. Е. Узел подключен к плюсу источника питания, а катод — к минусу источника питания.

4 2. Используйте регулируемый источник питания с диапазоном (0–30) В и последовательным сопротивлением 1 кОм. 3. Для различных значений прямого напряжения (Vf) запишите соответствующие значения прямого тока (If). Состояние обратного смещения: 1. Подключите диод PN-перехода в режиме обратного смещения, т.е. анод подключен к минусу источника питания, а катод подключен к плюсу источника питания. 2. Для различных значений обратного напряжения (Vr) запишите соответствующие значения обратного тока (Ir). Столбец в таблице: Прямое смещение: S.№

Vf (вольт)

If (мА)

Обратное смещение: S. №

Vr (вольт)

Ir (мкА)

График (инструкции) 1. Возьмите лист графиков и разделите его на 4 равные части. Отметьте исходную точку в центре листа с диаграммой. 2. Теперь отметьте + ve ось x как Vf -ve ось x как Vr + ve y-ось как если -ve ось y как Ir.

5 3. Отметьте в таблице показания для состояния прямого смещения диода в первом квадранте и состояния обратного смещения диода в третьем квадранте. График:

Расчеты по графику: Статическое прямое сопротивление Rdc = Vf / If Ω Динамическое прямое сопротивление rac = ∆Vf / ∆If Ω Статическое обратное сопротивление Rdc = Vr / Ir Ω Динамическое обратное сопротивление rac = ∆Vr / ∆Ir Ω Результат: Таким образом проверяются VI характеристики диода с PN переходом.1. Подача напряжения = ……… В 2. Статическое прямое сопротивление = ………. Ом 3. Динамическое прямое сопротивление = ………. Ω Post lab Вопросы: 1. Комментарий по работе диода в условиях нулевого смещения 2. Как диод с PN-переходом действует как переключатель? 3. Что такое пиковое обратное напряжение? 4. Зачем нужно подключать сопротивление Rs последовательно с диодом PN? 5. Каковы применения диодов с PN переходом? Заключение Сведения

Макс. Марки

Prelab

20

Лаборатория Проверка и проверка

40

Лаборатория отчетов и публикаций

40

Итого

100

Полученных оценок

6 1.2 ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗЕНЕРОВСКОГО ДИОДА Цель: 1. Построить вольт-амперные характеристики стабилитрона. 2. Найти напряжение пробоя стабилитрона при обратном смещении. Требуемое оборудование: S. No

Аппарат

01

Стабилитрон

02

Сопротивление

03

Регулируемый источник питания

04

Амперметр

05

Вольтметр

06

B Считывающая плата соединительные провода

Тип

Диапазон

Кол-во

IZ 6.2

1 1 кОм

1

(0–30 В)

1

мкА

(0–30) мА, (0–500) мкА

1

мкК

(0 — 1) В, (0–30) В

1

Введение: Идеальный диод с PN переходом не проводит обратное смещение. Стабилитрон отлично проводит даже при обратном смещении. Эти диоды работают при точном значении напряжения, которое называется напряжением пробоя. Стабилитрон при прямом смещении ведет себя как обычный диод с фазовым переходом.Стабилитрон при обратном смещении может либо лавинообразно выйти из строя, либо стабилитрон. Лавина выходит из строя: -Если и p-сторона, и n-сторона диода слегка легированы, область обеднения на переходе расширяется. Приложение очень сильного электрического поля к переходу может нарушить ковалентную связь между электронами. Такой разрыв приводит к генерации большого количества носителей заряда, что приводит к лавинообразному размножению. Пробой стабилитрона: -Если и p-сторона, и n-сторона диода сильно легированы, область обеднения на переходе уменьшается.Приложение даже небольшого напряжения на переход разрывает ковалентную связь и генерирует большое количество носителей заряда. Такое резкое увеличение количества носителей заряда приводит к механизму Зенера.

7 Предлабораторные вопросы: 1. Объясните концепцию пробоя стабилитрона? 2. Насколько истончается обедненная область за счет увеличения уровня легирования в стабилитроне? 3. Назовите причину, по которой у обычного диода происходит лавинный пробой, а не пробой стабилитрона? 4. Назовите причины, по которым стабилитрон выступает в качестве опорного элемента в схемах регулятора напряжения.Принципиальная схема: Прямое смещение

Обратное смещение

8 Меры предосторожности: 1. Во время эксперимента не превышайте номинальные значения диода. Это может привести к повреждению диода. 2. Подключите вольтметр и амперметр, соблюдая полярность, как показано на принципиальной схеме. 3. Не включайте источник питания, если вы не проверили соединения цепи в соответствии с принципиальной схемой. Эксперимент: условие прямого смещения: 1. Подключите стабилитрон в прямом смещении, т.е. анод подключен к плюсу источника питания, а катод подключен к минусу источника питания, как в схеме 2.Используйте регулируемый источник питания с диапазоном (0–30) В и последовательным сопротивлением 1 кОм. 3. Для различных значений прямого напряжения (Vf) запишите соответствующие значения прямого тока (If). Состояние обратного смещения: 1. Подключите стабилитрон в режиме обратного смещения, т.е. анод подключен к минусу источника питания, а катод подключен к плюсу источника питания, как в схеме. 2. Для различных значений обратного напряжения (Vr) запишите соответствующие значения обратного тока (Ir). Столбец в таблице: Прямое смещение: S.№

Vf (вольт)

If (мА)

Обратное смещение: S. №

Vr (вольт)

Ir (мА)

9 График модели

Расчеты по графику: напряжение включения = — ——— (v) Напряжение пробоя = ———— (v) Результат: построены характеристики стабилитрона. 1. Падение напряжения = ……… V 2 Напряжение пробоя = ———— (v) Вопросы после лабораторной работы: 1. Можно ли использовать стабилитрон для выпрямления? 2. Что происходит при последовательном включении стабилитронов? 3.Какой тип смещения необходимо использовать, когда стабилитрон используется в качестве стабилизатора? 4. Максимальное значение тока стабилитрона 1 Вт — 10 В должно быть ограничено? 5. Как вы будете различать диоды, будь то стабилитроны или лавинные, если вам даны два диода с номиналом 6,2 В и 24 В? 6. Когда ток через стабилитрон увеличивается в 2 раза, во сколько раз увеличивается напряжение стабилитрона. Заключение Сведения

Макс. Знаки

Prelab

20

Лаборатория Проверка и проверка

40

Лаборатория отчетов и публикаций

40

Итого

100

Полученных оценок

10

2.КОНФИГУРАЦИИ ОБЩЕГО ЭМИТТЕРА Цель: изучить входные и выходные характеристики биполярного переходного транзистора в конфигурации с общим эмиттером. Требуемое оборудование:

S. No

Аппарат

01

Транзистор

02

Сопротивление

03

Регулируемый источник питания

04

Амперметр

05

Вольтметр

06

и соединительные провода

Тип

Диапазон

Количество

BC147

1 1 кОм

2

(0 — 30 В)

2

мК

(1-10) мА, (0-500) мкА

1

мК

(0 — 1) В, (0 — 30) В

1

Введение: Биполярный переходный транзистор (BJT) представляет собой трехконтактный полупроводниковый прибор (эмиттер, база, коллектор).Есть два типа транзисторов: NPN и PNP. Он состоит из двух фазовых переходов, а именно эмиттерного перехода и коллекторного перехода. В конфигурации с общим эмиттером вход применяется между базой и эмиттером, а выход — от коллектора и эмиттера. Здесь эмиттер является общим как для ввода, так и для вывода, отсюда и название конфигурации общего эмиттера. Входные характеристики получаются между входным током и входным напряжением, принимая выходное напряжение в качестве параметра. Он отображается между VBE и IB при постоянном VCE в конфигурации CE.Выходные характеристики получаются между выходным напряжением и выходным током, принимая входной ток в качестве параметра. Он нанесен между VCE и IC при постоянном IB в конфигурации CE.

11 Назначение контактов:

Предварительные вопросы 1. Что означает стрелка в символе транзистора? 2. Определить коэффициент усиления тока? 3. Какова функция транзистора? 4. Укажите уровни легирования и ширину слоев BJT. 5. Могут ли два дискретных диода, соединенных спина к спине, работать как транзистор? Оставляйте комментарии.6. Для амплификации предпочтительна конфигурация CE. Почему? 7. Чтобы использовать транзистор в качестве усилителя, эмиттерный переход смещен в прямом направлении, а коллекторный переход — в обратном направлении. Почему? 8. Почему с повышением температуры ток коллектора утечки увеличивается? 9. Можно ли использовать эмиттерный переход база транзистора в качестве стабилитрона? Принципиальная схема:

12 Меры предосторожности: 1. Во время эксперимента не превышайте номинальные параметры транзистора. Это может привести к повреждению транзистора. 2. Подключите вольтметр и амперметр, соблюдая полярность, как показано на принципиальной схеме.3. Не включайте источник питания, если вы не проверили соединения цепи

в соответствии с принципиальной схемой. 4. Убедитесь в этом при выборе выводов эмиттера, базы и коллектора транзистора. Эксперимент: Входные характеристики 1. Подключите транзистор в конфигурации CE согласно принципиальной схеме 2. Поддерживайте выходное напряжение VCE = 0 В, изменяя VCC. 3. Постепенно изменяя VBB, запишите как базовый ток IB, так и напряжение база-эмиттер (VBE). 4.

Повторите описанную выше процедуру (шаг 3) для различных значений выходных характеристик VCE

1.Выполните подключения согласно принципиальной схеме. 2. Изменяя VBB, поддерживайте базовый ток I B = 20 мкА. 3. Постепенно изменяя VCC, запишите показания коллекторного тока (IC) и напряжения коллектор-эмиттер (VCE). 4.

Повторите описанную выше процедуру (шаг 3) для различных значений IE

Табличный столбец: Входные характеристики: VBE (вольт)

VCE = 0 В IB (мА)

VCE = 4 В VBE (вольт) IB (мА )

13

Выходные характеристики: IB = 30 мкА VCE (вольт) Ic (мА)

IB = 60 мкА VCE (вольт) Ic (мА)

График:

Входные характеристики

Выходные характеристики

1.Постройте входные характеристики, взяв VBE по оси Y и IB по оси X при постоянном VCE. 2. Постройте выходные характеристики, взяв VCE по оси x и IC по оси Y, взяв IB в качестве постоянного параметра. Расчеты по графику: 1. Входное сопротивление: Чтобы получить входное сопротивление, найдите ∆VBE и ∆IB при постоянном VCE на одной из входных характеристик. Тогда Ri = ∆VBE / ∆IB (постоянная VCE)

14 2. Выходное сопротивление: Чтобы получить выходное сопротивление, найдите ∆IC и ∆VCE при постоянном IB. Ro = ∆VCE / ∆IC (постоянная IB)

Расчеты по графику: a) Входное сопротивление (hic) = = ∆VBE / ∆IB, постоянная VCE.b) Коэффициент усиления прямого тока (hfc) = = ∆Ic / ∆IB, постоянная VCE c) Выходная проводимость (hoe) = = ∆Ic / ∆ VEC, постоянная IB d) Коэффициент усиления обратного напряжения (hrc) = ∆VBE / ∆ VEC, Вывод постоянной IB: 1. Среднее входное и выходное сопротивление. 2. Меньшее значение VCE становится более ранним включением напряжения. 3. Увеличение значения IB вызывает насыщение транзистора при более раннем напряжении. Результат: Таким образом построены входные и выходные характеристики конфигурации CE. 1. Входное сопротивление (Ri) = …………… Ом 2. Выходное сопротивление (Ro) = …………… Ом

Вопросы после лабораторной работы 1.Транзисторы NPN более предпочтительны для целей усиления, чем транзисторы PNP. Почему? 2. Объясните переключающее действие транзистора? 3. В какой области выходных характеристик транзистор может выступать в роли усилителя? 4. Что происходит, когда мы меняем состояние смещения транзисторов. 5. Почему выход сдвинут по фазе на 180 ◦ только в конфигурации CE.

15

Заключение Сведения

Макс. Знаки

Prelab

20

Лаборатория Проверка и проверка

40

Лаборатория отчетов и публикаций

40

Итого

100

Полученные оценки

16

3.КОНФИГУРАЦИЯ ОБЩЕГО КОЛЛЕКТОРА Цель: изучить входные и выходные характеристики транзистора в конфигурации общего коллектора и определить его h-параметры. Требуемое оборудование:

S. No

Аппарат

01

Транзистор

02

Сопротивление

03

Регулируемый источник питания

04

Амперметр

05

Вольтметр

06

и соединительные провода

Тип

Диапазон

Количество

BC147

1 68 кОм, 1 кОм

1

(0-30 В)

2

мК

(1-10) мА, (0 -500) мкА

1

мК

(0 — 1) В, (0 — 30) В

1

Введение: Биполярный переходный транзистор (BJT) представляет собой трехконтактный полупроводник (эмиттер, база, коллектор) устройство.Есть два типа транзисторов: NPN и PNP. Он состоит из двух фазовых переходов, а именно эмиттерного перехода и коллекторного перехода. В конфигурации с общим коллектором вход применяется между выводами базы и коллектора, а выход — от коллектора и эмиттера. Здесь коллектор является общим как для ввода, так и для вывода, отсюда и название общей конфигурации

, коллектор

. Входные характеристики получаются между входным током и входным напряжением, принимая выходное напряжение в качестве параметра.Он отображается между VBC и IB при постоянном VCE в конфигурации CC.

17 Выходные характеристики получаются между выходным напряжением и выходным током, принимая входной ток в качестве параметра. Он отображается между VCE и IE при постоянном IB в конфигурации CC. Назначение контактов:

Предварительные вопросы 1. Почему конфигурация CC называется эмиттерным повторителем? 2. Можем ли мы использовать конфигурацию CC в качестве усилителя? 3. Зачем нужен анализ транзисторных схем по разным параметрам? 4.В чем значение гибридной модели транзистора? 5. Есть ли фазовый сдвиг между входом и выходом в конфигурации CC. Принципиальная схема:

Меры предосторожности: 1. Во время эксперимента не превышайте номинальные параметры транзистора. Это может привести к повреждению транзистора. 2. Подключите вольтметр и амперметр, соблюдая полярность, как показано на принципиальной схеме.

18 3. Не включайте источник питания, если вы не проверили соединения цепи в соответствии с принципиальной схемой.4. Убедитесь в этом при выборе выводов эмиттера, базы и коллектора транзистора. Эксперимент: Входные характеристики: 1. Подключите транзистор в конфигурации CC согласно принципиальной схеме 2. Поддерживайте выходное напряжение VCE = 0 В, изменяя VEE. 3. Постепенно изменяя VBB, запишите как базовый ток IB, так и напряжение база-коллектор (VBC). 4. Повторите описанную выше процедуру (шаг 3) для различных значений выходных характеристик VCE 1. Выполните подключения в соответствии с принципиальной схемой. 2. Изменяя VBB, поддерживайте базовый ток I B = 20 мкА.3. Постепенно изменяя VCC, запишите значения тока эмиттера (IE) и напряжения коллектора-эмиттера (VCE). 4. Повторите описанную выше процедуру (шаг 3) для различных значений IE График:

19 Расчеты по графику: e) Входное сопротивление (hic) = = ∆VBC / ∆IB f) Коэффициент усиления прямого тока (hfc) = = ∆IE / ∆IB g) Выходная проводимость (hoc) = = ∆IE / ∆ VEC h) Коэффициент усиления обратного напряжения (hrc) = ∆VBC / ∆ VEC Результат: Таким образом, построены входные и выходные характеристики конфигурации CC и определены параметры h. a) Входное сопротивление (hic) = b) Коэффициент усиления прямого тока (hfc) = c) Выходная проводимость (hoc) = d) Коэффициент усиления обратного напряжения (hrc) = Вопросы после лабораторных работ: 1.Каковы применения конфигурации CC? 2. Сравните усиление по напряжению, входное и выходное сопротивление конфигураций CE и CC. 3. BJT — это устройство, управляемое током. Оправдывать. Заключение Сведения

Макс. Марки

Prelab

20

Лаборатория Проверка и проверка

40

Лаборатория отчетов и публикаций

40

Всего

100

Получено оценок

20 4. ХАРАКТЕРИСТИКИ FET Цель: a) Изучить дренаж Характеристики полевого транзистора.б) Изучить передаточные характеристики полевого транзистора. Требуемое оборудование: S. №

Аппарат

01

JFET

02

Сопротивление

03

Регулируемый источник питания

04

Амперметр

05

Вольтметр

06

Хлебная плата провода

Тип

Диапазон

BFW11

Количество 1

1 кОм

1

(0 — 30 В)

1

мК

(0-30) мА, (0500) MA

1

мК

(0 — 1) В, (0 — 30) В

1

Введение:

Полевой транзистор (FET) изготовлен из стержня материала типа N, называемого ПОДСТАВКА, с типом P. переход (ворота) в нее растворялся.При положительном напряжении на стоке по отношению к истоку электронный ток течет от истока к стоку через КАНАЛ. Если затвор сделан отрицательным по отношению к источнику, создается электростатическое поле, которое сжимает канал и уменьшает ток. Если напряжение на затворе достаточно высокое, канал будет «защемлен» и ток будет равен нулю. Полевой транзистор

21 управляется напряжением, в отличие от транзистора, который управляется током. Это устройство иногда называют Junction FET, IGFET или JFET.Если полевой транзистор случайно смещен в прямом направлении, будет течь ток затвора, и полевой транзистор будет разрушен. Чтобы избежать этого, между затвором и каналом помещается очень тонкий изолирующий слой оксида кремния. Устройство тогда известно как полевой транзистор с изолированным затвором, или IGFET, или полевой транзистор на основе оксида металла и полупроводника (MOSTFET). VGS) в качестве параметра. Передаточные характеристики получены между напряжением от затвора к истоку (VGS) и током стока (ID), принимая напряжение от стока к истоку (VDS) в качестве параметра Предварительные вопросы: 1.Почему полевой транзистор называют униполярным транзистором? 2. В чем преимущества полевого транзистора перед биполярным транзистором? 3. Укажите, почему полевой транзистор является устройством, управляемым напряжением? 4. Почему в полевом транзисторе не происходит теплового разгона? 5. В чем разница между MOSFET и FET? Принципиальная схема:

22

Назначение контактов полевого транзистора:

Меры предосторожности: 1. Во время эксперимента не превышайте номинальные значения полевого транзистора. Это может привести к повреждению полевого транзистора. 2. Подключите вольтметр и амперметр, соблюдая полярность, как показано на принципиальной схеме.3. Не включайте источник питания, если вы не проверили соединения цепи в соответствии с принципиальной схемой. 4. Убедитесь, что при выборе клемм Source, Drain и Gate полевого транзистора.

Эксперимент: ДРЕНАЖНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ Определите характеристики стока полевого транзистора, удерживая VGS = 0v. Постройте его характеристики относительно VDS и ID. ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЕРЕДАЧИ: Определите передаточные характеристики полевого транзистора для постоянного значения VDS. Постройте его характеристики относительно VGS по сравнению с графиком ID (инструкции): 1.Постройте характеристики стока, взяв VDS по оси X и ID по оси Y при постоянном VGS. 2. Постройте переходные характеристики, взяв VGS по оси X и ID по оси Y при постоянном VDS.

23

Расчеты по графику: Сопротивление стока (rd): Оно определяется отношением небольшого изменения напряжения стока к истоку (∆VDS) к соответствующему изменению тока стока (∆ID) для постоянного затвора и источника. напряжение (VGS), когда JFET работает в области отсечки или насыщения. Trans-Conductance (gm): Отношение небольшого изменения тока стока (∆ID) к соответствующему изменению напряжения затвора и истока (∆VGS) для постоянного VDS.gm = ∆ID / ∆VGS при постоянном VDS. (из передаточных характеристик) Значение gm выражается в миллиметрах или сименсах. Коэффициент усиления (µ): он определяется отношением небольшого изменения напряжения стока к истоку (∆VDS) к соответствующему изменению напряжения затвора и истока (∆VGS) для постоянного тока стока. µ = ∆VDS / ∆VGS. µ = (∆VDS / ∆ID) X (∆ID / ∆VGS) µ = rd X gm. Вывод: 1. Когда напряжение затвор-исток (VGS) увеличивается выше нуля, напряжение отсечки увеличивается при меньшем значении тока стока по сравнению с тем, когда VGS = 0 В 2.Значение напряжения сток-исток (VDS) уменьшается по сравнению с VGS = 0V

24 Результат: 1. Сопротивление стока (rd) = …………. 2. Крутизна (gm) = …………. 3. Коэффициент усиления (µ) = …………… Вопросы после лабораторных исследований: 1. Что такое транс-проводимость? 2. Почему коэффициент усиления по току является важным параметром в BJT, а как проводимость важен параметр

в полевом транзисторе?

3. Что такое напряжение отсечки 4. Как можно избежать лавинного пробоя в полевом транзисторе 5. Почему полевой транзистор производит меньше электрических шумов, чем биполярный транзистор?Заключение Сведения

Макс. Марки

Prelab

20

Лаборатория Проверка и проверка

40

Лаборатория отчетов и публикаций

40

Итого

100

Полученных оценок

25 5. ХАРАКТЕРИСТИКИ LDR, ФОТОДИОДИСТЕРА, ФОТОТРАНСЛЯТОРА. Задача: 1. Построить график зависимости расстояния от характеристик фототока LDR, фотодиода и фототранзистора. . Требуемое оборудование: S. No

Аппарат

Тип

Диапазон

Количество

01

Фотодиод

1

02

Фототранзистор

03

Регулируемый источник питания

04

Амперметр

(0-30) мА; (030) microA

1

05

Вольтметр

мкК

(0-10) В

1

06

Плата для хлеба и соединительные провода

1

07

LDR

1

1 кОм

1 1

Введение: LDR Фоторезистор, светозависимый резистор или ячейка из сульфида кадмия (CdS) — это резистор, сопротивление шланга которого уменьшается с увеличением интенсивности падающего света.Его также можно назвать фотопроводником. Фоторезистор изготовлен из полупроводника с высоким сопротивлением. Если свет, падающий на устройство, имеет достаточно высокую частоту, фотоны, поглощаемые полупроводником, дают связанным лектронам достаточно энергии для прыжка в зону проводимости. Образующийся в результате свободный электрон (и его дырочный партнер) проводят электричество, тем самым снижая сопротивление. Фотодиод Кремниевый фотодиод — это твердотельный детектор света, который состоит из неглубокого рассеянного P-N перехода с подключениями к внешнему миру.Когда верхняя поверхность освещена, фотоны света проникают в кремний на глубину, определяемую энергией фотонов

26, и поглощаются кремнием, генерирующим электронно-дырочные пары. Электронно-дырочные пары могут свободно диффундировать (или блуждать) по объему фотодиода, пока они не рекомбинируют. Среднее время до рекомбинации — это «время жизни неосновных носителей заряда». На P-N-переходе находится область сильного электрического поля, называемая областью истощения. Он формируется потенциалом напряжения, который существует на переходе P-N.Те генерируемые светом носители, которые входят в контакт с этим полем, проходят через соединение. Если внешнее соединение выполнено с обеих сторон перехода, фотоиндуцированный ток будет течь, пока свет падает на фотодиод. Помимо фототока на диоде возникает напряжение. Фактически, фотодиод работает точно так же, как солнечный элемент, генерируя ток и напряжение при воздействии света. Фототранзистор: Фототранзистор немного похож на фотодиод в том, что он обнаруживает световые волны, однако фототранзисторы, такие как транзистор, спроектированы так, чтобы быть быстрыми переключателями и используются для связи световых волн и как световые или инфракрасные. датчики.Наиболее распространенной формой фототранзистора является NPN-коллектор-эмиттерный транзистор без вывода базы.

Свет или фотоны, попадающие в базу (которая находится внутри транзистора photo-

) заменяют ток база-эмиттер нормальных транзисторов.

Prelab Вопросы: 1. Каков принцип работы LDR? 2. Каков принцип работы фотодиодов? 3. Каков принцип работы фототранзисторов? 4. В чем разница между фотодиодом и фототранзистором ?.5. Подавать заявки ЛДР? 6. Дайте приложения фотодиодов? 7. Дайте приложения фототранзисторов?

27 Принципиальная схема: LDR:

Фотодиод:

28 Фототранзистор:

Меры предосторожности: 1. Во время эксперимента не превышайте номинальные параметры диода. Это может привести к повреждению диода. 2. Подключите вольтметр и амперметр, соблюдая полярность, как показано на принципиальной схеме. 3. Не включайте источник питания, если вы не проверили соединения цепи в соответствии с принципиальной схемой.

Эксперимент: Процедура: LDR: Подключите схему, как показано на рисунке. Держите источник света на расстоянии и включите его, чтобы он падал на LDR. Запишите ток и напряжение в амперметре и вольтметре. Измените расстояние до источника света и обратите внимание на график V и I. Эскиз между R, рассчитанным на основе наблюдаемых V и I, и расстояния до источника света.

29 Фотодиод: Подключите схему, как показано на рисунке. Сохраняйте известное расстояние между лампой и фотодиодом, например, 5 см. Установите напряжение лампы, измените напряжение диода с шагом 1 вольт и запишите ток диода Ir.Повторите описанную выше процедуру для VL = 4 В, 6 В и т. Д. Постройте график: Vd Vs Ir для постоянного VL Фототранзистор: Подключите схему, как показано на рисунке. Повторите процедуру, как для фотодиода. График (инструкция) 1. Возьмите график. Отметьте начало координат в левом нижнем углу графического листа. 2. Теперь отметьте фототок по оси Y и расстояние в см по оси X 3. Отметьте значения в таблице.

График:

30

Расчеты по графику: Сопротивление R = V / I Ом

31

Результат: 1.Характеристики LDR, фотодиода, фототранзистора должны быть сведены в таблицу. 2. Должен быть построен график. Вопросы после лабораторной работы: 1. Что происходит при увеличении расстояния в случае LDR, фотодиода и фототранзистора? 2. Определить темновой ток в фотодиоде? 3. Можно ли использовать фотодиод в режиме прямого смещения? Обоснуйте ответ? 4. Почему мы заставляем свет падать на коллекторный переход базы в случае фототранзистора?

Заключение Сведения

Макс. Знаки

Prelab

20

Лаборатория Проверка и проверка

40

Лаборатория отчетов и публикаций

40

Итого

100

Полученные оценки

32

6.1 ПОЛОВИНА ВЫПРЯМИТЕЛЯ ЦЕЛЬ: 1. Построить график выходного сигнала полуволнового выпрямителя. 2. Найти коэффициент пульсации для полуволнового выпрямителя по формулам. 3. Чтобы найти КПД, Vp (rect), Vdc для полуволнового выпрямителя. ТРЕБУЕМОЕ ОБОРУДОВАНИЕ: S. №

Аппарат

Тип

Диапазон

Количество

01

Трансформатор

6-0-6 В

1

02

Сопротивление

470 Ом

1

Конденсатор

470 мкФ

1

04

Диод

05

Печатная плата и соединительные провода

IN4001

1

ВВЕДЕНИЕ: устройство способно преобразовывать синусоидальную входную волну в n-образную форму с ненулевым средним компонентом называется выпрямителем.Практичный однополупериодный выпрямитель с резистивной нагрузкой показан на схеме. Во время положительного полупериода инициализации диод проводит, и все входное напряжение падает на RL. Во время отрицательного полупериода диод имеет обратное смещение и находится в состоянии FF, поэтому выходное напряжение равно нулю. Фильтр — это просто конденсатор, подключенный от выхода выпрямителя к земле. Конденсатор быстро заряжается в начале цикла и медленно разряжается через RL после положительного пика входного напряжения.Изменение напряжения конденсатора из-за зарядки и разрядки называется пульсационным напряжением. Обычно пульсация нежелательна, поэтому чем меньше пульсация, тем лучше фильтрующее действие. Коэффициент пульсаций является показателем эффективности фильтра и определяется как R = Vr (pp) / V DC, где Vr (pp) = пульсирующее напряжение, Vdc = пиковое выпрямленное напряжение.

33 Коэффициент пульсации можно снизить, увеличив емкость конденсатора фильтра или увеличив емкость нагрузки. МАТЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ (без учета Rf и Rs) Пусть Vac = Vm sinωt — входной сигнал переменного тока, ток Iac протекает только в течение одного полупериода i.e от ωt = 0 до ωt = π, где он равен нулю в течение продолжительности π ≤ ωt ≤ 2π Следовательно, Iac = = Im sinωt 0 ≤ ωt ≤ π = 0 π ≤ ωt ≤ 2π, где Im = максимальное значение тока Vm = максимальное значение напряжения СРЕДНЕЕ ИЛИ ПОСТОЯННОЕ ЗНАЧЕНИЕ ТОКА Vdc = Vm / π Среднеквадратичное значение тока Vrms = Vm / 2 РЕКТИФИКАЦИОННЫЙ КОЭФФИЦИЕНТ: Отношение выходной мощности постоянного тока к входной мощности переменного тока определяется как КПД Выходная мощность = I2dcR Входная мощность = I2rms (R + Rf) Где Rf — прямое сопротивление диода η = Pdc / Pac = I2dcR / I2rms (R + Rf) ПРОЦЕНТ РЕГУЛИРОВАНИЯ: Это мера изменения выходного напряжения переменного тока в зависимости от выхода постоянного тока. Напряжение в процентах от регулирования

VNL = напряжение на сопротивлении нагрузки, когда через него протекает минимальный ток.VFL = напряжение на сопротивлении нагрузки, когда через него протекает максимальный ток. Для идеального однополупериодного выпрямителя процентное регулирование составляет 0 процентов. Для практической полуволны

34

Пиковое обратное напряжение PIV: Это максимальное напряжение, которое должно выдерживать диод при обратном смещении PIV = Vm ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ: 1. Почему выпрямители используются с фильтр на их выходе? 2. Какая регулировка напряжения выпрямителя? 3. Какова идеальная ценность регулирования? 4.К чему относится состояние без нагрузки? 5. Каковы преимущества мостового выпрямителя? 6. Каковы преимущества и недостатки конденсаторного фильтра? 7. Каковы области применения выпрямителей? 8. Каковы правила для (i) полуволновой схемы (ii) двухполупериодной схемы 9. Что такое PIV? Укажите его значение в случае (i) полуволны (ii) полной волны (iii) мостового выпрямителя. 10. Какая необходимость в исправлении?

35 ГРАФИК МОДЕЛИ:

МЕРЫ ПРЕДОСТОРОЖНОСТИ: 1. Во время эксперимента не превышайте номинальные значения диода.Это может привести к повреждению диода. 2. Правильно подключите CRO с помощью датчиков, как показано на принципиальной схеме. 3. Не включайте источник питания, если вы не проверили соединения цепи в соответствии с принципиальной схемой. ЭКСПЕРИМЕНТ: 1. Подключения даны по принципиальной схеме без конденсатора. 2. Подайте сетевое напряжение переменного тока на первичную обмотку трансформатора. Подайте выпрямленное выходное напряжение на CRO и измерьте период времени и амплитуду сигнала. 3. Теперь подключите конденсатор параллельно нагрузочному резистору и запишите амплитуду и временной период сигнала.4. Измерьте амплитуду и период времени вторичной обмотки трансформатора (форма входного сигнала), подключив CRO. 5. Изобразите входной и выходной сигнал без фильтра и с формой сигнала фильтра на листе графиков. 6. Рассчитайте коэффициент пульсации.

36 ГРАФИК (инструкция): 1. Возьмите лист с графиком и разделите его на 2 равные части. Отметьте исходную точку в центре листа с диаграммой. 2. Теперь отметьте ось x как время, ось y как напряжение 3. Отметьте показания в таблице для амплитуды как напряжение и время на листе графика. ФОРМУЛЫ: Пиковое напряжение пульсаций, Vr (pp) = (1 / fRLC) Vp (rect) Vp (rect) = нефильтрованное пиковое выпрямленное напряжение Vdc = (1-1 / (2fRLC)) Vp (rect) Коэффициент пульсаций = Vr (pp) / Vdc НАБЛЮДЕНИЯ: Форма входного сигнала

Форма выходного сигнала

Пульсация напряжения

Амплитуда Период времени Частота

РЕЗУЛЬТАТ: Выпрямленное выходное напряжение цепи полуволнового выпрямителя соблюдается, и расчетное значение коэффициента пульсаций составляет _______________ Заключение

Макс.Марки

Prelab

20

Лаборатория Проверка и проверка

40

Лаборатория отчетов и публикаций

40

Итого

100

Полученных оценок

37 6.2 ПОЛНОСТЬЮ ВОЛНОВОЙ РЕКТИФИКАТОР ЦЕЛЬ: 1. Построить вывод форма волны полноволнового выпрямителя. 2. Найти коэффициент пульсации для полноволнового выпрямителя по формулам. 3. Чтобы найти КПД, Vp (прямое), Vdc для полноволнового выпрямителя. ТРЕБУЕМОЕ ОБОРУДОВАНИЕ: S. №

Аппарат

Тип

Диапазон

Количество

01

Трансформатор

6-0-6 В

1

02

Сопротивление

470 Ом

1

Конденсатор

470 мкФ

1

04

Диод

05

Хлебная плата и соединительные провода

IN4001

2

ВВЕДЕНИЕ: устройство способно преобразовывать синусоидальную входную волну однонаправленной формы в синусоидальную форму волны. с ненулевым средним компонентом называется выпрямителем.Практичный однополупериодный выпрямитель с резистивной нагрузкой показан на принципиальной схеме. Он состоит из двух однополупериодных выпрямителей, подключенных к общей нагрузке. Один выпрямляет во время положительного полупериода входа, а другой выпрямляет отрицательный полупериод. Трансформатор питает два диода (D1 и D2) синусоидальными входными напряжениями, равными по величине, но противоположными по фазе. Во время положительного полупериода входа диод D1 горит, а диод D2 не горит. Во время отрицательного полупериода D1 выключен, а диод D2 включен.Обычно пульсация нежелательна, поэтому чем меньше пульсация, тем лучше фильтрующее действие. Коэффициент пульсаций является показателем эффективности фильтра и определяется как R = Vr (pp) / Vdc, где Vr (pp) = пульсирующее напряжение, Vdc = пиковое выпрямленное напряжение.

38 Коэффициент пульсации можно снизить, увеличив емкость конденсатора фильтра или увеличив емкость нагрузки. МАТЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ (без учета Rf и Rs) Ток через нагрузку в течение обоих полупериодов имеет одинаковое направление и, следовательно, является суммой отдельных токов и является однонаправленным. Следовательно, I = Id1 + Id2. нагрузки и, следовательно, их средние значения вдвое превышают полученные в схеме полуволнового выпрямителя.СРЕДНЕЕ ИЛИ ПОСТОЯННОЕ ЗНАЧЕНИЕ ТОКА Idc

СКОЛЬКО ЗНАЧЕНИЕ ТОКА

РЕКТИФИКАЦИОННЫЙ КОЭФФИЦИЕНТ Отношение выходной мощности постоянного тока к входной мощности переменного тока определяется как КПД

η = 81% (если R >> Rf., То Rf может быть пренебрегаем)

39

ПРОЦЕНТ РЕГУЛИРОВКИ Это мера изменения выходного напряжения переменного тока в зависимости от выходного напряжения постоянного тока.

V NL — V FL × 100% VFL Для идеального двухполупериодного выпрямителя. Регулирование процента составляет 0 процентов.Пиковое — обратное — напряжение (PIV) Это максимальное напряжение, которое должно поддерживаться диодом при обратном смещении PIV = 2Vm. Преимущества двухполупериодного выпрямителя 1. Уменьшается γ 2. Улучшается η Недостатки двухполупериодного выпрямителя

1. Выходное напряжение составляет половину вторичного напряжения 2. Используются диоды с высоким рейтингом PIV Производство трансформатора с центральной лентой довольно дорого, поэтому двухполупериодный выпрямитель с

40 ГРАФИК МОДЕЛИ:

МЕРЫ ПРЕДОСТОРОЖНОСТИ:

1. Хотя при проведении эксперимента не превышайте номинальные значения диода.Это может привести к повреждению диода. 2. Правильно подключите CRO с помощью датчиков, как показано на принципиальной схеме. 3. Не включайте источник питания, если вы не проверили соединения цепи в соответствии с принципиальной схемой. ЭКСПЕРИМЕНТ:

1. Подключения даны согласно принципиальной схеме без конденсатора. 2. Подайте сетевое напряжение переменного тока на первичную обмотку трансформатора. Подайте выпрямленное выходное напряжение на CRO и измерьте период времени и амплитуду сигнала. 3. Теперь подключите конденсатор параллельно нагрузочному резистору и запишите амплитуду и период времени сигнала.4. Измерьте амплитуду и период времени вторичной обмотки трансформатора (форма входного сигнала), подключив CRO. 5. Изобразите входной и выходной сигнал без фильтра и с формой сигнала фильтра на листе графиков. 6. Рассчитайте коэффициент пульсации.

41 График (инструкции)

1. Возьмите лист с графиком и разделите его на 2 равные части. Отметьте исходную точку в центре листа с диаграммой. 2. Теперь отметьте ось x как время, ось y как напряжение 3. Отметьте показания в таблице для амплитуды как напряжение и время на листе графика. Формулы:

Пиковое напряжение пульсаций, Vr (pp) = (1 / 2fRLC) Vp (rect) Vp (rect) = нефильтрованное пиковое выпрямленное напряжение Vdc = (1-1 / (4fRLC)) Vp (rect) Коэффициент пульсаций = Vr (pp) / Vdc Наблюдения: Форма входного сигнала

Форма выходного сигнала

Пульсация напряжения

Амплитуда Время Период Частота Результат: Выпрямленное выходное напряжение схемы полнополупериодного выпрямителя наблюдается, и рассчитанное значение коэффициента пульсаций составляет _______________ Заключение Сведения

Макс.Марки

Prelab

20

Лаборатория Проверка и проверка

40

Лаборатория отчетов и публикаций

40

Итого

100

Полученных оценок

42 6.3 ПОЛНОСТЬЮ ВОЛНОВОЙ МОСТ-РЕКТИФИКАТОР Цель:

1. Построение формы выходного сигнала полноволнового мостового выпрямителя. 2. Найти коэффициент пульсации для полноволнового мостового выпрямителя по формулам. 3. Чтобы найти КПД, Vp (rect), Vdc для полноволнового мостового выпрямителя. Требуемое оборудование: S.Номер

Аппарат

Тип

Диапазон

Количество

01

Трансформатор

6-0-6 В

1

02

Сопротивление

470 Ом

1

03

Конденсатор

470 мкФ

1

04

Диод

05

Печатная плата и соединительные провода

IN4001

4

Введение:

Устройство способно преобразовывать синусоидальный сигнал на входе в однонаправленный сигнал с нуль средний компонент называется выпрямителем.Выпрямитель Bridege — это схема, которая преобразует переменное напряжение в постоянное, используя оба полупериода входного переменного напряжения. Выпрямитель Bridege имеет четыре диода, соединенных в виде моста. Сопротивление нагрузки подключается между двумя другими концами моста. В течение положительного полупериода входного переменного напряжения диод D1 и D3 проводит, тогда как диоды D2 и D4 остаются в выключенном состоянии. Проводящие диоды будут включены последовательно с сопротивлением нагрузки RL, и, следовательно, ток нагрузки протекает через RL.В течение отрицательного полупериода входного переменного напряжения диод D2 и D4 проводит, тогда как диоды D1 и D3 остаются в выключенном состоянии. Проводящие диоды будут включены последовательно с сопротивлением нагрузки RL, и, следовательно, ток нагрузки протекает через RL в том же направлении, что и в предыдущем полупериоде. Таким образом двунаправленная волна преобразуется в однонаправленную волну.

43 Коэффициент пульсаций является показателем эффективности фильтра и определяется как R = Vr (pp) / Vdc, где Vr (pp) = пульсирующее напряжение, Vdc = пиковое выпрямленное напряжение.Коэффициент пульсаций можно снизить, увеличив емкость конденсатора фильтра или увеличив емкость нагрузки. Предварительные вопросы:

1. Каковы преимущества мостового выпрямителя по сравнению с двухполупериодным выпрямителем с центральным ответвлением? 2. Каков рейтинг PIV диода в мостовом выпрямителе? 3. Можно ли использовать стабилитрон в случае диода с pn переходом? Обосновать ответ.

ГРАФИК МОДЕЛИ:

44 Меры предосторожности:

1. Во время эксперимента не превышайте номинальные значения диода.Это может привести к повреждению диода. 2. Правильно подключите CRO с помощью датчиков, как показано на принципиальной схеме. 3. Не включайте источник питания, если вы не проверили соединения цепи в соответствии с принципиальной схемой.

Эксперимент:

1. Подключения даны в соответствии с принципиальной схемой без конденсатора. 2. Подайте сетевое напряжение переменного тока на первичную обмотку трансформатора. Подайте выпрямленное выходное напряжение на CRO и измерьте период времени и амплитуду сигнала. 3. Теперь подключите конденсатор параллельно нагрузочному резистору и запишите амплитуду и период времени сигнала.4. Измерьте амплитуду и период времени вторичной обмотки трансформатора (форма входного сигнала), подключив CRO. 5. Изобразите входной и выходной сигнал без фильтра и с формой сигнала фильтра на листе графиков. 6. Рассчитайте коэффициент пульсации. График (инструкция)

1. Возьмите лист с графиком и разделите его на 2 равные части. Отметьте исходную точку в центре листа с диаграммой. 2. Теперь отметьте ось x как время, ось y как напряжение. 3. Отметьте показания, приведенные в таблице для амплитуды, как напряжение и время на листе графика. Формулы:

Пиковое напряжение пульсации, Vr (pp) = (1 / 2fRLC) Vp (rect) Vp (rect) = нефильтрованное пиковое выпрямленное напряжение Vdc = (1-1 / (4fRLC)) Vp (rect) Коэффициент пульсаций = Vr (pp) / Vdc

45 Наблюдения:

Форма входного сигнала

Форма выходного сигнала

Напряжение пульсации

Амплитуда Время Период Частота Результат:

Наблюдается выпрямленное выходное напряжение цепи полнополупериодного выпрямителя и рассчитывается значение коэффициент пульсации _______________ Вопросы по почте:

1.Почему диод не должен использоваться в цепях, где он должен пропускать прямой ток, превышающий его максимальный? 2. При выборе диода самое важное — это его PIV, почему? 3. Выпрямительные диоды никогда не работают в области пробоя, почему? 4. Насколько большой должна быть емкость конденсатора, чтобы снизить пульсацию до 0,1? 5. Что произойдет, если мы удалим конденсатор из схемы выпрямителя? 6. Если из выпрямительной цепи убрать трансформатор, что произойдет со схемой?

Заключение Сведения

Макс.Метки

Prelab

20

Лаборатория Проверка и проверка

40

Лаборатория отчетов и публикаций

40

Итого

100

Полученные оценки

46

7. ЦЕЛЬ РЕГУЛЯТОРА НАПРЯЖЕНИЯ СЕРИИ: 1. Для разработки последовательного регулятора напряжения

2. Найти регулирование нагрузки 3. Чтобы найти регулирование линии НЕОБХОДИМО ОБОРУДОВАНИЕ: S. №

Аппарат

1

Силовой транзистор

2

Транзистор

3

Диапазон

2N3055

Стабилитрон

4

Резисторы

5

Мультиметр

6

Хлебная плата и провода

Тип

1Z6.2 947 Ом, 2,48 кОм, 2,2 кОм, 2,75 кОм, 49,6 Ом

ВВЕДЕНИЕ: Термин «регулирование» означает способность источника питания поддерживать постоянное выходное напряжение

, несмотря на колебания напряжения в сети и изменения тока нагрузки. плохого регулирования — 1.

Изменения линейного напряжения, которые вызывают изменение выходного постоянного тока и содержание пульсаций на входе постоянного тока из-за неадекватной фильтрации.

2.

Ток нагрузки изменяется, что вызывает переменное внутреннее падение из-за внутреннего сопротивления регулятора и, как следствие, изменения выходного напряжения и

3.

Температурный коэффициент параметров устройства, приводящий к изменению выходного напряжения. Регуляторы напряжения можно классифицировать по способу достижения регулирования как линейные регуляторы

и импульсные регуляторы. Они также классифицируются по способу подключения к нагрузке как последовательные регуляторы и шунтирующие регуляторы. Стандартный стабилизатор содержит три основных элемента, а именно прецизионный источник опорного напряжения, усилитель ошибки и элемент управления мощностью.

47 В последовательном регуляторе переключающий элемент управления включен между нагрузкой и нерегулируемым источником питания.Серийный регулятор желателен, когда ток нагрузки изменяется от нуля до фиксированного максимума. Шунтирующий регулятор подходит, когда ток нагрузки изменяется от конечного минимального значения до конечного максимального значения. В этой схеме транзистор Q2 выполняет функции компаратора напряжения и усилителя постоянного тока. Любое увеличение выходного напряжения Vo либо из-за изменения входного напряжения, либо из-за изменения нагрузки приводит к увеличению VBE транзистора Q2. Следовательно, ток коллектора IC2 увеличивается. Вследствие этого увеличивается общий ток, проходящий через R3.Следовательно, напряжение коллектора Q2 уменьшается. Поскольку база Q1 связана с коллектором T2, базовое напряжение Q1. относительно земли уменьшается, тем самым уменьшая прямое смещение эмиттерного перехода Q2. Следовательно, напряжение коллектор-эмиттер Q1 должно увеличиваться, чтобы поддерживать тот же эмиттерный ток. Если изменение VCE Q1 можно сделать равным Vi, то выходное напряжение останется постоянным. Поскольку VCBI = VCEI. Можно предположить, что если Vi упадет на R3, то выходное напряжение останется постоянным.Линейное регулирование:

Линейное регулирование — это мера способности источника питания поддерживать выходное напряжение при изменении входного линейного напряжения. Регулировка линии выражается в процентах изменения выходного напряжения относительно изменения входного линейного напряжения. Регулировка линии =

(выходное напряжение при высоком входном напряжении линии —

выходное напряжение при низком входном напряжении линии) x100

(высокое входное напряжение линии — низкое входное напряжение линии) Регулировка нагрузки

Регулировка нагрузки является мерой способности выходного канала, чтобы оставаться постоянным при изменении нагрузки.В зависимости от режима управления, включенного на выходном канале, спецификация регулирования нагрузки может быть выражена одним из двух способов. В режиме постоянного напряжения изменения нагрузки приводят к изменениям выходного тока. Это изменение выражается в процентах от диапазона на ампер выходной нагрузки и является синонимом последовательного сопротивления. В режиме постоянного напряжения спецификация регулирования нагрузки определяет, насколько близко последовательное сопротивление выхода к 0 Ом — последовательному сопротивлению идеального источника напряжения.

48 В режиме постоянного тока изменения нагрузки приводят к изменениям тока через нагрузку. Это изменение выражается в процентах изменения диапазона тока на вольт изменения выходного напряжения и является синонимом сопротивления, подключенного параллельно клеммам выходного канала. В режиме постоянного тока спецификация регулирования нагрузки определяет, насколько близко сопротивление выходного шунта к бесконечности — параллельному сопротивлению идеального тока. Фактически, когда регулирование нагрузки задано в режиме постоянного тока, параллельное сопротивление выражается как 1 / регулирование нагрузки.Регулировка нагрузки может быть определена в процентах по формуле:

Где: •

Полная нагрузка (EfL) — это нагрузка, потребляющая наибольший ток (наименьшее заданное сопротивление нагрузки — никогда не замыкается короткое замыкание)

•

Минимальная нагрузка ( EnL) — нагрузка, которая потребляет наименьший ток (это наивысшее заданное сопротивление нагрузки — возможно, разомкнутая цепь для некоторых типов линейных источников питания, обычно ограничивается минимальными уровнями смещения проходного транзистора)

•

Номинальная нагрузка (EfL) является типичной указанной рабочая нагрузка

Предварительный вопрос:

1.Каковы три основных элемента стандартного регулятора напряжения? 2. Сравните серийный регулятор с шунтирующим регулятором по принципу. 3. Какое устройство используется в качестве элемента управления? Почему? 4. Каковы показатели эффективности регулирующего органа? 5. Что такое линейное регулирование 6. что такое регулирование нагрузки 7. какова эффективность последовательного регулятора напряжения

49 СЕРИЯ РЕГУЛЯТОРА НАПРЯЖЕНИЯ — СХЕМА ЦЕПИ

КОНСТРУКТИВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ Последовательный транзистор 2N3055: hfe

= 20-70

Iemax

= 15 ампер

Vce

= 70 В

BC

170

Ie

= 2 мА

hfe

= 125-500

ДОПУЩЕНИЯ VI

= 12.4 В = 250 мА = 2,5 мА = 10 мА

β1 = 28 β2 = 188 КОНСТРУКЦИЯ = VL / 2 = 12,4 / 2 = 6,2 В = VL / IL = 12,4 / 250 * 10-3 = 49,6 Ом

R1

=

0,01 * IL = 12,4 / 250 мА

=

VL — VZ / ID = 12,4 — 6,2 / 2,5 * 10-3 = 2,48 кОм

=

VL — (VBE2 + VZ)

= ( 12,4- (0,7 + 6,2)

2,2 кОм I1 VR2

=

VBE2 + VZ * (R2 / R1 + R2)

2,5 * 10-3

= 5,5 / 2,5 * 103 =

50 0,7 + 6,2

=

12.4 * (R2 / (2,2 * 10-3 + R2))

R2

=

2,75 кОм

I2

=

(V2 + VBE2) / R2 = 6,9 / 2,75 * 103 = 2,5 мА

IE1

=

(ID + I1 + IL) = (2,5 + 2,5 + 250) мА = 255 мА

IB1

=

IE1 / β1 = 255/28 = 9,107 мА

I3

=

IB1 + IC2 = 9,107 мА = 19,107 мА

R3

+

[VINMX — (VBE1 + V2)] / I3 = 25- (0,7 * 6,2) = 947 Ом 19,107 * 10-3

Процедура:

Подключите схему согласно принципиальной схеме.1. Для характеристик регулирования нагрузки сохраняйте входное напряжение постоянным, найдите VL для различных значений RL. Постройте график, взяв RL по оси и VL по оси Y. 2. Для характеристик регулирования линии оставьте RL постоянным, а для различных значений входа Vin найдите VL. Постройте график, взяв Vin по оси x и VL по оси Y. Табулирование Линия регулирования

RL = ———— (Ω) S. No

Vi (V)

Vo ( V)

1. 2. 3. 4. 5. Регулировка нагрузки

Vi = ———— (В) S.Нет 1. 2. 3. 4. 5.

RL (Ом)

Vo (В)

51 ГРАФИК МОДЕЛИ

VL

VL Vin = Постоянный

РЕГУЛИРОВАНИЕ НАГРУЗКИ

Vin

РЕГУЛИРОВАНИЕ ЛИНИИ RL

Результат:

Стабилизатор напряжения серии был спроектирован и изготовлен, а его характеристики нанесены на график. 1. Установленное выходное напряжение оказалось равным ————— В. 2. Линия регулирования оказалась ——————— 3. Регулировка нагрузки оказалась ———————-.Опубликовать лабораторный вопрос:

1. Каким будет выходное напряжение, если опорное напряжение было замкнуто накоротко 2. Каким будет выходное напряжение, если опорное напряжение было разомкнуто 3. Что произойдет, если будет разомкнут делитель потенциала 4. каков будет роль резистора R1 в этой цепи 5. какова роль резистора R2 в этой цепи Заключение Особенности

Макс. Знаки

Prelab

20

Лаборатория Проверка и проверка

40

Лаборатория отчетов и публикаций

40

Итого

100

Полученные оценки

52

8.ШУНТ РЕГУЛЯТОРА НАПРЯЖЕНИЯ ЦЕЛЬ: 1. Разработать шунтирующий регулятор напряжения

2. Найти регулирование нагрузки 3. Найти линейное регулирование НЕОБХОДИМО ОБОРУДОВАНИЕ: S.No

Аппарат

Диапазон

1

Регулируемый источник питания

( 0-30 В)

2

Резисторы

31,66 Ом, 10 КОм

3

Стабилитрон

4

Мультиметр.

5

Макетная плата и провода

Тип

1z 5.1

ВВЕДЕНИЕ:

Функция регулятора напряжения заключается в обеспечении стабильного постоянного напряжения на электронные схемы и обеспечении значительного выходного тока. Поскольку элемент или компонент, используемый для регулирования напряжения, подключается к нагрузке, он называется шунтирующим регулятором напряжения. Существует два типа шунтирующего регулятора напряжения: 1. Шунтирующий стабилизатор напряжения на стабилитроне 2. Шунтирующий стабилизатор напряжения на транзисторе. Стабилитрон подключается параллельно нагрузке; сопротивление (R2) подключено последовательно к стабилитрону для ограничения тока в цепи.Следовательно, сопротивление называется резистором, ограничивающим последовательный ток. Выходное напряжение (Vo) снимается с сопротивления нагрузки (R1). Поскольку при регулировании напряжения используются характеристики обратного смещения сенсорного диода, входное напряжение всегда поддерживается выше, чем напряжение стабилитрона (Vz). Линейное регулирование:

Линейное регулирование — это мера способности источника питания поддерживать выходное напряжение при изменении входного линейного напряжения. Регулировка линии выражается в процентах изменения выходного напряжения относительно изменения входного линейного напряжения.

53 Регулировка нагрузки

Регулировка нагрузки — это мера способности выходного канала оставаться постоянным при изменении нагрузки. В зависимости от режима управления, включенного на выходном канале, спецификация регулирования нагрузки может быть выражена одним из двух способов: В режиме постоянного напряжения изменения нагрузки приводят к изменениям выходного тока. Это изменение выражается в процентах от диапазона на ампер выходной нагрузки и является синонимом последовательного сопротивления. В режиме постоянного напряжения спецификация регулирования нагрузки определяет, насколько близко последовательное сопротивление выхода к 0 Ом — последовательному сопротивлению идеального источника напряжения.В режиме постоянного тока изменения нагрузки приводят к изменениям тока через нагрузку. Это изменение выражается в процентах изменения диапазона тока на вольт изменения выходного напряжения и является синонимом сопротивления, подключенного параллельно клеммам выходного канала. В режиме постоянного тока спецификация регулирования нагрузки определяет, насколько близко сопротивление выходного шунта к бесконечности — параллельному сопротивлению идеального тока. Фактически, когда регулирование нагрузки задано в режиме постоянного тока, параллельное сопротивление выражается как 1 / регулирование нагрузки.Регулировка нагрузки может быть определена в процентах по формуле:

Где: •

Полная нагрузка (EfL) — это нагрузка, которая потребляет наибольший ток (это наименьшее заданное сопротивление нагрузки — никогда не замыкается короткое замыкание)

•

Минимальная нагрузка ( EnL) — нагрузка, которая потребляет наименьший ток (это наивысшее заданное сопротивление нагрузки — возможно, разомкнутая цепь для некоторых типов линейных источников питания, обычно ограничивается минимальными уровнями смещения проходного транзистора)

•

Номинальная нагрузка (EfL) является типичной указанной рабочая нагрузка

54 Предварительный вопрос:

1.Сравните серийный регулятор с шунтирующим регулятором по принципу. 2. Какое устройство используется в качестве элемента управления? Почему? 3. Каковы показатели эффективности регулирующего органа? 4. Что такое линейное регулирование 5. что такое регулирование нагрузки 6. каков КПД шунтирующего регулятора напряжения РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ ШУНТОВ — СХЕМА ЦЕПИ

КОНСТРУКЦИЯ

Пусть lz max = 10 мА, Vz = VL = 5,1 В Ток нагрузки lL = 50 мА. Следовательно, RL = VL = / lL = 5,1 В / 50 * 10-3 A = 120 Ом RL = 102 Ом RL должно быть больше или равно 102 Ом I1 = IZ + IL = 10 мА + 50 мА I1 = 60 мА Rs = ( Vi-Vz) / I1 = (7-5.1) / (60 * 10-3 = 31,66 Ом Rs = 31,66 Ом

55 ПРОЦЕДУРА Линейное регулирование

1. Подключения выполняются в соответствии с принципиальной схемой. 2. Сопротивление нагрузки (RL) поддерживается постоянным, а входное напряжение изменяется, и отмечается соответствующее выходное напряжение (Vo). 3. График строится путем взятия входного напряжения (Vi) по оси x и выходного напряжения (Vo) по оси y. Регулировка нагрузки

1. Используется та же схема для поиска регулирования нагрузки.В этом случае входное напряжение (Vi) остается постоянным.2. Сопротивление нагрузки RL изменяется, и отмечается соответствующее выходное напряжение. 3. График построен с учетом RL по оси x и Vo по оси y. ТАБЛИЦА

Регулирование линии RL = 10 K (Ом)

Нагрузка

Регулирование

Vi = 7 (В)

S.No

Vi (В)

Vo (В)

1.

2

2,07

2.

9

6,8

3. 4. 5.

S.No

RL (Ω)

Vo (V)

1.

50

4,28

2.

700

6,51

3. 4. 5.

56 Результат:

Шунтирующий регулятор напряжения был спроектирован и изготовлен, а его характеристики нанесены на график. 1. Установленное регулируемое выходное напряжение составляет ————— В. 2. Линия регулирования оказалась ——————— 3. Установлено, что регулировка нагрузки равна ——————— Вопрос из лаборатории:

1. Каким будет выходное напряжение, если стабилитрон был замкнут накоротко 2.Каким будет выходное напряжение, если опорное напряжение было разомкнуто 3. Каков недостаток шунтирующего регулятора 4. Какую роль играет резистор R1 в этой цепи 5. Какую роль играет резистор R2 в этой цепи Заключение Особенности

Макс. . Марки

Prelab

20

Лаборатория Проверка и проверка

40

Лаборатория отчетов и публикаций

40

Всего

100

Полученных оценок

57 9. VI ХАРАКТЕРИСТИКИ СВЕТОДИОДОВ Цель:

To получить характеристики VI требуемого светодиодного оборудования: S.Нет аппарата 1. Регулируемый источник питания 2. Резисторы 3. Светодиод 4. Вольтметр 5. Амперметр 6. Плата для выпечки и соединительные провода

Диапазон (0–5 В) 330 Ом

(0–30 В) (0–100 мА)

Количество 1 1 1 1 1

Введение: Функция

Светодиоды излучают свет, когда через них проходит электрический ток. Светодиод подключается в схему, как показано на рисунке. Светодиод работает только в прямом смещении. В условиях прямого смещения анод подключается к положительной клемме, а катод подключается к отрицательной клемме батареи.Он похож на обычный диод с p-n переходом, за исключением того, что основным полупроводниковым материалом является GaAs или InP, который отвечает за цвет света. Когда он смещен вперед, дырки перемещаются от p к n, а электроны текут от n к p. В стыке носители рекомбинируют друг с другом и выделяют энергию в виде света. Таким образом, светодиод излучает свет при прямом смещении. В условиях обратного смещения рекомбинация из-за основных носителей отсутствует, поэтому нет излучения света. Подключение и пайка светодиодов

необходимо подключать правильно, на схеме можно обозначить a или + для анода и k или — для катода (да, это действительно k, а не c для катода!).Катод — это короткий вывод, и на корпусе круглых светодиодов может быть небольшая плоская поверхность. Если вы видите внутри светодиода, катод — это электрод большего размера (но это не официальный метод идентификации). Светодиоды могут быть повреждены нагреванием при пайке, но риск невелик, если вы не будете очень медленными. При пайке большинства светодиодов особых мер предосторожности не требуется.

58

Проверка светодиода

Никогда не подключайте светодиод напрямую к батарее или источнику питания! Он будет уничтожен почти мгновенно, потому что через него пройдет слишком много тока и он сгорит.Светодиоды должны иметь резистор, включенный последовательно, чтобы ограничить ток до безопасного значения, для быстрого тестирования резистор 1k

подходит для большинства светодиодов, если напряжение питания вашего

составляет 12 В или меньше. Не забудьте правильно подключить светодиод! Цвета светодиодов

Светодиоды доступны в красном, оранжевом, желтом, желтом, зеленом, синем и белом цвете. Синие и белые светодиоды намного дороже других цветов. Цвет светодиода определяется материалом полупроводника, а не окраской «упаковки» (пластикового корпуса).Светодиоды всех цветов доступны в неокрашенных упаковках, которые могут быть рассеянными (молочного) или прозрачными (часто называемыми «прозрачными от воды»). Цветные упаковки также доступны в диффузных (стандартный тип) или прозрачных. Помимо разнообразия цветов, размеров и форм, светодиоды также различаются по углу обзора. Это говорит вам, насколько распространяется луч света. Стандартные светодиоды имеют угол обзора 60 °, но другие имеют узкий луч 30 ° или меньше. Расчет номинала резистора светодиода

Резистор светодиода должен быть подключен последовательно для ограничения тока через светодиод, в противном случае он почти мгновенно сгорит.Значение резистора R определяется как: R = (VS — VL) / I

VS = напряжение питания VL = напряжение светодиода (обычно 2 В, но 4 В для синих и белых светодиодов) I = ток светодиода (например, 20 мА), это должно быть меньше максимально допустимого.

59

Если рассчитанное значение недоступно, выберите ближайшее значение стандартного резистора, которое больше, чтобы ток был немного меньше, чем вы выбрали. Фактически, вы можете выбрать резистор большего номинала, чтобы уменьшить ток (например, для увеличения срока службы батареи), но это сделает светодиод менее ярким.Например, если напряжение питания VS = 9 В, и у вас есть красный светодиод (VL = 2 В), требуется ток

I = 20 мА = 0,020 А, R = (9 В — 2 В) / 0,02 А = 350, поэтому выберите 390

(ближайшее стандартное значение, которое на

больше).

Последовательное подключение светодиодов

Если вы хотите, чтобы несколько светодиодов горели одновременно, их можно подключить последовательно. Это продлевает срок службы батареи за счет освещения нескольких светодиодов таким же током, как и только один светодиод. Все последовательно соединенные светодиоды пропускают один и тот же ток, поэтому лучше всего, если они будут одного типа.Источник питания должен иметь достаточное напряжение, чтобы обеспечить около 2 В для каждого светодиода

60 (4 В для синего и белого) плюс еще минимум 2 В для резистора. Чтобы вычислить значение резистора, вы должны сложить все напряжения светодиодов и использовать их для VL.

Пример расчетов:

Для последовательного красного, желтого и зеленого светодиодов требуется напряжение питания не менее 3 × 2 В + 2 В = 8 В, поэтому идеально подойдет батарея на 9 В. VL = 2V + 2V + 2V = 6V (три напряжения светодиодов суммируются). Если напряжение питания VS составляет 9 В, а ток I должен быть 15 мА = 0.015A, резистор R = (VS — VL) / I = (9-6) / 0,015 = 3 / 0,015 = 200, поэтому выберите R = 220 (ближайшее стандартное значение, которое больше).

Избегайте параллельного подключения светодиодов. Параллельное подключение нескольких светодиодов с помощью одного общего резистора, как правило, не является хорошей идеей. Если для светодиодов требуется немного другое напряжение, загорится только светодиод с самым низким напряжением, и он может быть разрушен более сильным током, протекающим через него. Хотя идентичные светодиоды могут быть успешно подключены параллельно к одному резистору, это редко дает какие-либо полезные преимущества, потому что резисторы очень дешевы, а используемый ток такой же, как при подключении светодиодов по отдельности.Преимущества светодиода:

1. Менее сложная схема 2. Возможность изготовления с меньшими затратами и высоким выходом. Желаемые характеристики:

1. Жесткое излучение 2. Быстрое время отклика излучения 3. Высокая квантовая эффективность

61 Базовая конфигурация светодиода:

1. Поверхностный излучатель 2. Краевой излучатель Вопросы перед лабораторией:

1. Что такое источники света? 2. Что такое светодиод? 3. Чем отличается светодиод от обычного диода с PN переходом? 4. Определите длину волны. 5. Что такое легкие материалы? 6. Что происходит при последовательном и параллельном подключении светодиодов? 7.В чем преимущества светодиода перед лазерным диодом? 8. Каковы желаемые характеристики светодиода? 9. Какие конфигурации светодиодов.

Принципиальная схема:

Прямое смещение:

62 Обратное смещение:

Экспериментальная процедура:

1. Выполните подключение согласно принципиальной схеме. 2. Измените входные напряжения на RPS и запишите соответствующий ток для напряжений. 3. Повторите процедуру для условия обратного смещения и внесите в таблицу соответствующие напряжения и токи.4. Постройте график между напряжением и током для прямого и обратного смещения.

Табличный столбец:

S. № 1. 2. 3. 4. 5.

Напряжения В

Токи мА

63 График модели:

Результат:

Таким образом, были изучены VI характеристики светодиода. Задайте вопросы лаборатории:

1. Объясните работу светодиода в условиях прямого и обратного смещения? 2. Почему при обратном смещении свет не излучается? 3. Что подразумевается под скоростью рекомбинации? 4.Дайте приложения светодиодов. Заключение Сведения

Макс. Марки

Prelab

20

Лаборатория Проверка и проверка

40

Лаборатория отчетов и публикаций

40

Итого

100

Полученных оценок

64 10. ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕРМИСТОРА Цель: •

To определить физические характеристики данного термистора.

•

Рассчитайте сопротивление термистора и температурный коэффициент, используя данную формулу для различных температур

Необходимое оборудование:

S.№ 1. 2. 3. 4. 5.

Аппарат Термистор Термометр Мультиметр Нагреватель Соединительные провода

Количество 1 1 1

Тип

Цифровой

Введение:

Термистор — это тип резистора, сопротивление которого изменяется в зависимости от температура .. Слово термистор представляет собой комбинацию слов «термический» и «резистор». Термистор — это чувствительный к температуре элемент, состоящий из спеченного полупроводникового материала, который демонстрирует большое изменение сопротивления, пропорциональное небольшому изменению температуры.Термисторы широко используются в качестве ограничителей пускового тока, датчиков температуры, самовосстанавливающихся устройств защиты от перегрузки по току и саморегулирующихся нагревательных элементов. Если предположить в качестве приближения первого порядка, что зависимость между сопротивлением и температурой является линейной, тогда: ∆R = k∆T, где ∆R = изменение сопротивления. ∆T = изменение температуры. k = температурный коэффициент сопротивления первого порядка

Термисторы можно разделить на два типа в зависимости от знака k. Если k положительный, сопротивление увеличивается с повышением температуры, и устройство называется термистором с положительным температурным коэффициентом (PTC) или позистором.Если k отрицательно, сопротивление

65 уменьшается с повышением температуры, и устройство называется термистором с отрицательным температурным коэффициентом (NTC). Резисторы, которые не являются термисторами, имеют коэффициент k как можно ближе к нулю, так что их сопротивление остается почти постоянным в широком диапазоне температур. Термисторы PTC могут использоваться в качестве нагревательных элементов в небольших духовках с регулируемой температурой. Термисторы NTC используются в качестве термометров сопротивления при низкотемпературных измерениях порядка 10 К.Термисторы NTC могут использоваться также как устройства ограничения пускового тока в цепях питания. Первоначально они имеют более высокое сопротивление, что предотвращает протекание больших токов при включении, а затем нагреваются и становятся гораздо более низкими, чтобы обеспечить протекание более высокого тока во время нормальной работы. Эти термисторы обычно намного больше, чем термисторы измерительного типа, и специально предназначены для этого применения. Термисторы также широко используются в современных цифровых термостатах и ​​для контроля температуры аккумуляторных блоков во время зарядки.Чаще всего они изготавливаются из оксидов металлов, таких как марганец, кобальт, никель и медь. Металлы окисляются в результате химической реакции, измельчаются до мелкого порошка, затем сжимаются и подвергаются воздействию очень высокой температуры. Некоторые термисторы NTC кристаллизованы из полупроводникового материала, такого как кремний и германий. Термисторы отличаются от резистивных датчиков температуры (RTD) тем, что в термисторе обычно используется керамика или полимер, а в RTD используются чистые металлы. Температурный отклик также отличается; RTD полезны в более широких диапазонах температур, тогда как термисторы обычно обеспечивают более высокую точность в ограниченном диапазоне температур [обычно от -90 ° C до 130 ° C].Применение: • Термисторы NTC

используются в качестве термометров сопротивления при низкотемпературных измерениях порядка 10 К.

• Термисторы

NTC могут использоваться в качестве устройств ограничения пускового тока в цепях питания. Первоначально они имеют более высокое сопротивление, что предотвращает протекание больших токов при включении, а затем нагреваются и становятся гораздо более низкими, чтобы обеспечить протекание более высокого тока во время нормальной работы. Эти термисторы обычно намного больше, чем термисторы измерительного типа, и специально разработаны для этого применения.• Термисторы

NTC регулярно используются в автомобильной промышленности. Например, они контролируют такие вещи, как температура охлаждающей жидкости и / или температура масла внутри двигателя, и передают данные в ЭБУ и, косвенно, на приборную панель.

•

Термисторы также широко используются в современных цифровых термостатах и ​​для контроля температуры аккумуляторных блоков во время зарядки.

Предварительные вопросы:

1. Что подразумевается под датчиком температуры? 2. Какие бывают типы датчиков температуры? 3.Что подразумевается под положительным и отрицательным температурным коэффициентом сопротивления? 4. Назовите различия между активными и пассивными преобразователями? 5. Что такое термистор? 6. Из чего состоит термистор?

Экспериментальная установка:

67 Экспериментальная процедура:

1. Аппарат размещается так, как указано в экспериментальной установке. 2. Термистор помещается в сосуд с водой и с помощью нагревателя повышается температура воды. 3. Найдите сопротивление данного термистора при комнатной температуре с помощью мультиметра.4. Повторите эксперимент для разных температур и вычислите температурный коэффициент для разных температур. 5. Построен график между температурой ° C и сопротивлением термистора в омах.

Табличный столбец:

S.No 1. 2. 3. 4. 5.

График модели:

Температура, ° C

Сопротивление в Ом

68 Результат:

Таким образом, данные характеристики термистора были измерены и проверено. Опубликовать лабораторные вопросы:

1. Каковы области применения термисторов? 2.Сравните термистор с RTD и термопарой. 3. Термистор — это пассивный преобразователь? Оправдывать. Заключение Сведения

Макс. Знаки

Prelab

20

Лаборатория Проверка и проверка

40

Лаборатория отчетов и публикаций

40

Итого

100

Полученные оценки

СОДЕРЖАНИЕ

EXP. №

НАЗВАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТА

СТРАНИЦА №

1.1

ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЕРЕХОДНОГО ДИОДА P-N

1

1.2

ХАРАКТЕРИСТИКИ ДИОДА ЗЕНЕРА

5

2

КОНФИГУРАЦИЯ ОБЩЕГО ЭМИТТЕРА

10

3

ОБЩАЯ КОНФИГУРАЦИЯ КОЛЛЕКТОРА

15

4

ХАРАКТЕРИСТИКА ПЕРЕДАЧИ

FETAC ФОТОДИОД И ФОТОТРАНСИСТОР

24

6,1

ВЫПРЯМИТЕЛЬ ПОЛОВИНЫ

31

6,2

ВЫПРЯМИТЕЛЬ ПОЛНОЙ ВОЛНЫ

36

6.3

ПОЛНОСТЬЮ ВОЛНОВЫЙ РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ

41

7

РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ СЕРИИ

45

8

РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ ЗАДНЕЙ ЧАСТИ OF THERMISTOR

63

70

EC0221 Лабораторная политика и формат отчета Отчеты должны быть представлены в начале лабораторного периода. Отчеты представляют собой полную документацию о работе, проделанной при подготовке к лабораторной работе и во время нее.Отчет должен быть полным, чтобы кто-то другой, знакомый с концепцией электронных устройств, мог использовать его для проверки вашей работы. Формат отчетов до и после лабораторных работ выглядит следующим образом: 1. В начале запланированного лабораторного периода вашему персоналу необходимо предоставить аккуратный и тщательный предварительный отчет. Отчеты о лабораторных исследованиях должны быть представлены на бумаге формата А4. Ваш отчет — это профессиональная презентация вашей работы в лаборатории. Будут вознаграждены аккуратность, организованность и полнота. Баллы будут вычтены за любую непонятную часть.2. В этой лаборатории студенты будут работать в группах по три человека. Однако лабораторные отчеты будут написаны индивидуально. Используйте следующий формат для лабораторных отчетов. а. Титульный лист: укажите свое имя, код темы, номер раздела, номер эксперимента и дату. б. Задачи: Перечислите 3 или 4 темы, которым, по вашему мнению, вас научат в лаборатории. НЕ ПОВТОРЯЙТЕ формулировки в лабораторных процедурах. На цель должно быть одно или два предложения. Помните, вы должны писать о том, что вы узнаете, а не о том, что вы будете делать.c. Дизайн: Эта часть содержит все шаги, необходимые для создания вашей окончательной схемы.

Этот

должен включать

схемы

диаграммы,

табличные

столбцы, формулы, графики и т. Д. Не забудьте воспроизвести любые таблицы, которые вы заполнили для лабораторной работы. Этот раздел также должен включать четкое письменное описание вашего процесса проектирования. Простого включения принципиальной схемы

недостаточно. d. Вопросы: здесь следует ответить на конкретные вопросы (Prelab и Postlab), задаваемые в лаборатории.Введите вопросы, представленные в лабораторной работе, еще раз, а затем официально ответьте на них.

3. Ваша работа должна быть оригинальной и подготовленной самостоятельно. Однако, если вам нужны какие-либо рекомендации, или у вас есть какие-либо вопросы или проблемы, не стесняйтесь обращаться к своим сотрудникам в рабочее время в рабочее время. При копировании любой предварительной / заключительной лабораторной работы будет получена оценка 0:

71. Об инциденте будет официально сообщено в университет, и студенты должны соблюдать дресс-код во время лабораторной сессии. 4. Каждое лабораторное упражнение (цикл) должно быть выполнено и продемонстрировано вашему персоналу, чтобы получить зачет рабочего цикла.Это следующая процедура: а.

Схема работает: Если схема работает в течение лабораторного периода (3 часа), позвоните своему персоналу, и он / она подпишет и поставит дату. Это конец этой лабораторной работы, и вы получите полную оценку за эта часть лаборатории.

г. Схема не работает: Если схема не работает, вы должны использовать время открытия для лабораторной комнаты, чтобы завершить схему. Когда ваша цепь будет готова, свяжитесь с вашим персоналом, чтобы назначить время, когда вы двое сможете встретиться, чтобы проверить вашу цепь.5. Требуется посещение регулярного лабораторного периода. Неожиданное отсутствие приведет к потере кредита на вашу лабораторию. Если по уважительной причине студент пропускает лабораторную работу или делает разумный запрос перед собранием класса, для студента разрешается выполнить лабораторную работу в другом разделе позже на неделе, если это одобрено сотрудниками, возглавляющими обе секции. . Учащиеся, которые обычно опаздывают (т.е. учащиеся, опаздывающие более чем на 15 минут более одного раза), получают снижение оценок на 10 баллов за каждый случай, следующий за первым.6. Итоговая оценка по этому курсу будет основана на лабораторных заданиях. Все лаборатории имеют одинаковый вес в итоговой оценке. Оценка будет основываться на результатах подготовки к лабораторным работам, лабораторных отчетов, результатов лабораторных и лабораторных работ (например, выполнение лабораторных работ, ответы на вопросы, связанные с лабораторией, и т. Д.). Плата за персонал будет задавать соответствующие вопросы отдельным членам команды случайно. 7. Лабораторные работы будут оцениваться в соответствии со следующей политикой выставления оценок: Предварительная работа

20,00%

Производительность в лаборатории

40.00%

После лабораторных работ

20.00%

Лабораторный отчет

20.00%

72 Каждый студент получит до 10 баллов за каждое лабораторное занятие. Каждая лаборатория в равной степени внесет свой вклад в итоговую оценку. 8. Сроки сдачи отчетов: отчеты должны быть сданы через неделю после завершения соответствующей лабораторной работы. За опоздание с опозданием на один день вычитается 20% баллов. Если отчет опоздал на 2 дня, будет выставлена ​​оценка 0. 9. Системы тестов: Обычные лабораторные занятия в течение всего семестра имеют вес 75%.Оставшиеся 25% веса будут присвоены путем проведения практического экзамена в конце семестра для каждого отдельного студента, если это возможно, или путем проведения общего письменного теста продолжительностью от 1 до 1,5 часов для всех студентов на основе всего эксперимента, проведенного в семестре. 10. Общий порядок действий: a. Правильно разместите все компоненты схемы на плате для выпечки и подключите источники питания, как указано. б. Перед подключением к цепи проверьте все компоненты. c. Перед включением электропитания проверьте соединения.d. Любые изменения в схеме подключения производить только после отключения питания.

Характеристики тиристора вольт-ампер

при открытом затворе

Тиристор в этом состоянии можно рассматривать как три последовательно включенных диода с такими направлениями, которые предотвращают проводимость в любом направлении.

Характеристики вперед

Когда устройство смещено в прямом направлении, т. Е. Положительный анод и отрицательный катод, тогда переходы J1 и J2 смещены в прямом направлении, а переход J2 смещен в обратном направлении.Никакой ток не течет, кроме тока утечки, пока не будет превышено напряжение отключения перехода J2. Следует отметить, что прямое и обратное напряжение переключения схожи по величине из-за того, что в состоянии обратной блокировки почти все напряжение появляется на анодном PN-переходе.

Как только происходит размыкание в прямом направлении, центральный P-слой нейтрализуется электронами с катода, и устройство действует как проводящий диод с двумя переходами, дающими прямое падение затвора примерно вдвое больше, чем у диода.

Чтобы тиристор перешел в состояние ВКЛ, анодный ток должен достичь уровня фиксации. Для сохранения включенного состояния анодный ток не должен опускаться ниже тока удержания. Ток фиксации обычно в два раза превышает ток удержания, но оба они низкие, намного меньше 1 процента от номинального значения полной нагрузки.

Обратные характеристики

Обратные характеристики, т.е. с отрицательным анодом и положительным катодом, такие же, как у обычного диода с PN переходом.

Ток удержания

Минимальное значение прямого анодного тока, которое будет удерживать тиристор во включенном состоянии, называется удерживающим током.

Ток фиксации

Для того, чтобы тиристор достиг и удерживал состояние ВКЛ, анодный ток должен достигнуть уровня фиксации. Этот уровень тока называется током фиксации.

или

Это минимальный анодный ток, необходимый для поддержания тиристора во включенном состоянии сразу после включения тиристора.

Примечание: — Между I _H и I _L есть переход из ВКЛ в ВЫКЛ и ВЫКЛ в ВКЛ.

Приложение напряжения затвора

Тиристор, при прямом смещении, может быть включен путем подачи тока на вывод затвора относительно отрицательного катода, как показано ниже.

Действие тока затвора заключается во введении дырок во внутренний P-срез, которые вместе с электронами из катодного слоя N пробиваются через центральный управляющий переход, переводя тиристор во включенное состояние.

Если I _G увеличить от нуля, точка перехода будет достигнута раньше, но характеристическая кривая будет иметь ту же форму. При дальнейшем увеличении I _G напряжение отключения будет достигнуто раньше. как только анодный ток превысит уровень фиксации, ток затвора может прекратиться, тиристор останется во включенном состоянии, независимо от условий в цепи затвора.

Влияние I

Из кривой ВАХ видно, что прямое напряжение переключения уменьшается с увеличением тока затвора.Фактически, ток затвора может быть увеличен до точки, при которой напряжение переключения будет настолько низким, что устройство будет иметь характеристики, близкие к характеристикам обычного диода с PN переходом.

Интерпретация вольт-амперных характеристик диода

Вольт-амперная характеристика — это соотношение между напряжением u, приложенным к обоим концам диода, и током, протекающим через диод =, т. Е. I = f (u). 2CP12 (обычный кремний = диод) и 2AP9 (обычный германиевый диод).

(1) положительные характеристики

Первый квадрант кривой вольт-ложной характеристики диода называется прямой характеристикой. В начальной части прямой характеристики, поскольку прямое напряжение мало, внешнее электрическое поле отсутствует. достаточно, чтобы преодолеть блокирующее действие внутреннего электрического поля на большинство носителей, а прямой ток почти равен нулю. Эта область называется вольт-амперной характеристикой прямого диода

Мертвая зона, соответствующее напряжение называется напряжением мертвой зоны.Напряжение мертвой зоны кремниевой трубки составляет около 0,5 В, а напряжение германиевой трубки — около 0,2 В.

Когда прямое напряжение превышает определенное значение, внутреннее электрическое поле значительно ослабляется, прямой ток быстро увеличивается, проводимость диода, эта область называется зоной положительного направляющего прохода. Диод — положительный проводник, пока есть небольшое изменение прямого напряжения, прямой ток будет сильно меняться, прямая характеристическая кривая диода очень крутая.Следовательно, когда диод проходит через положительную направляющую, прямое падение давления на трубке невелико, а изменение прямого падения давления невелико. Как правило, силиконовая трубка составляет около 0 °. 7 В, а германиевая трубка составляет около 0,3 В. Следовательно, при использовании диода, если приложенное напряжение велико, обычно в цепи подключается сопротивление, ограничивающее ток, чтобы не производить слишком большой ток, чтобы сжечь диод.

(2) обратная характеристика

Третий квадрант характеристической кривой напряжения диода называется обратной характеристикой.В определенном диапазоне обратного напряжения обратный ток очень мал и не сильно меняется, что называется областью обратного отсечки, потому что обратный ток формируется дрейфовым движением нескольких носителей; Температура, количество мелких частиц в основном не изменяется, поэтому обратный ток в основном постоянен, а величина обратного напряжения не имеет к нему никакого отношения, поэтому его обычно называют обратным током насыщения.

(3) Характеристики обратного пробоя

Когда обратное напряжение продолжает увеличиваться до определенного значения, обратный ток в диоде внезапно увеличивается, и мы говорим, что диод имеет обратный пробой.Характеристики этого раздела показаны в разделе D раздела 1.2.6. Возникает обратный пробой. P-n переход имеет большой обратный ток, серьезный, когда он приведет к повреждению p-n перехода, поэтому обычный диод должен избегать пробоя, но я должен сделать Трубка стабилитрона в состоянии пробоя, из-за более значительных изменений площади пробоя, в то время как ток и напряжение могут в основном оставаться неизменными, используйте эту функцию, трубка регулятора напряжения может иметь эффект регулирования напряжения.

Характеристики прямого и обратного смещения PN-диода — Лаборатория электронных устройств и схем

Цель:

Для изучения и проверки работоспособности диода PN junction при прямом смещении и обратном смещении и до

1. График вольт-амперных характеристик P-N диода.
2. Постройте вольт-амперные характеристики P-N диода в режиме XY.
3. Найдите напряжение включения для диода P-N перехода.
4. Найдите статическое и динамическое сопротивление как в прямом, так и в обратном смещении.

Компоненты:

Оборудование:

Технические характеристики:

Эксплуатация:

Диод с PN-переходом образуется, когда монокристалл полупроводника легирован акцепторными примесями (пятивалентными) с одной стороны и донорными примесями (трехвалентными) с другой.Он имеет два вывода, называемых электродами, по одному от P-области и N-области. Из-за двух электродов он называется (то есть Di-электродом) диодом.

Смещение диода PN-перехода

Подача внешнего постоянного напряжения на любое электронное устройство называется смещением. В несмещенном PN-переходе в состоянии равновесия ток отсутствует.

В зависимости от полярности напряжения постоянного тока, приложенного к диоду извне, смещение классифицируется как прямое смещение и обратное смещение.

Прямое смещение

P-N переход поддерживает однонаправленный ток. Если положительная клемма входного питания подключена к аноду (сторона P), а отрицательная клемма входного питания подключена к катоду. Тогда говорят, что диод смещен в прямом направлении. В этом состоянии высота потенциального барьера на переходе снижается на величину, равную заданному напряжению прямого смещения. Как дырки со стороны p, так и электроны со стороны n пересекают переход одновременно и составляют прямой ток с n-стороны, одновременно пересекая переход, и составляют прямой ток (инжектированный неосновной ток — из-за того, что дырки пересекают переход и попадают в P- сторона диода).Предполагая, что ток, протекающий через диод, очень велик, диод можно представить как короткозамкнутый переключатель.

Обратное смещение

Если отрицательная клемма входного источника питания подключена к аноду (сторона p), а клемма –ve входного источника питания подключена к катоду (сторона n), то диод считается смещенным в обратном направлении. В этом состоянии величина, равная обратному напряжению смещения, увеличивает высоту потенциального барьера на переходе.И дырки на P-стороне, и электроны на N-стороне стремятся уйти от перехода в этом месте, увеличивая обедненную область. Однако процесс не может продолжаться бесконечно, поэтому в диоде продолжает течь небольшой ток, называемый током обратного насыщения. Этот ток незначителен; диод можно представить как выключатель с разомкнутой цепью.

Уравнение тока диода

Вольт-амперные характеристики диода, описываемые следующими уравнениями:

I = ток, протекающий в диоде, I ₀ = ток обратного насыщения

В = напряжение, приложенное к диоду

В _T = вольт-эквивалент температуры = k T / q = T / 11600 = 26 мВ (при комнатной температуре)

= 1 (для Ge) и 2 (для Si)

Замечено, что Ge-диоды имеют меньшее напряжение включения по сравнению с Si-диодами.Обратный ток насыщения в Ge-диоде больше по величине, чем в кремниевом диоде.

Схема:

Рис. (1) — Условие прямого смещения:

Рис. (2) — Условие обратного смещения:

Процедура:

Состояние прямого смещения:

1. Подключите схему, как показано на рисунке (1), используя диод PN Junction.
2. Изначально измените напряжение регулируемого источника питания (RPS) В _с с шагом 0,1 В . Как только ток начнет увеличиваться, измените В _с от 1 В до 12 В с шагом 1 В и запишите соответствующие показания В _f и I _f .
3. Введите в таблицу различные прямые токи, полученные для разных прямых напряжений.

Состояние обратного смещения:

1. Подключите схему, как показано на рисунке (2), используя диод PN Junction.
2. Измените В _с в регулируемом источнике питания (RPS) постепенно с шагом 1 В от 0 В до 12 В и запишите соответствующие показания В _r и I _р .
3. Составьте таблицу различных обратных токов, полученных для разных обратных напряжений.
4. Чтобы получить график в обратной области (теоретически), снимите вольтметр и со ссылкой на напряжение питания запишите показания обратного тока в амперметре, потому что ток всегда выбирает путь с низким реактивным сопротивлением (в идеале диоды имеют бесконечное сопротивление при обратном смещении). график в обратной области (теоретически), замените вольтметр на наноамперметр. Вольтметр имеет меньшее сопротивление нагрузки по сравнению с диодом. Ток проходит по пути с низким сопротивлением.

Характеристики диода в режиме XY:

1. Отрегулируйте ручку CRO TIME / DIV в режиме X-Y.
2. Подайте входной сигнал в виде треугольного сигнала напряжения от генератора функций.
3. Подключите CRO Ch2 через вход и Ch3 через резистор.
4. P-N переходные характеристики диода можно наблюдать.

Наблюдения:

Состояние прямого смещения:

Состояние обратного смещения:

График:

1. Возьмите лист с диаграммами и разделите его на 4 равные части.Отметьте исходную точку в центре листа с диаграммой.
2. Теперь отметьте + ve X-ось как V _f , -ve X-ось как V _r , + ve Y-ось как I _f и –ve Y-ось как I _р .
3. Отметьте показания, приведенные в таблице для состояния прямого смещения Si в первом квадранте и состояния обратного смещения Si в третьем квадранте.

Рис. Характеристики V-I диода с PN-переходом в условиях прямого и обратного смещения

Расчеты по графику:

Напряжение включения, В

Статическое сопротивление вперед

Динамическое сопротивление вперед

Обратное статическое сопротивление

Динамическое обратное сопротивление

Меры предосторожности:

1. При проведении эксперимента не превышайте показания диода.Это может привести к повреждению диода.
2. Подключите вольтметр и амперметр, соблюдая полярность, как показано на принципиальной схеме.
3. Не включайте источник питания, если вы не проверили соединения цепи в соответствии с принципиальной схемой.

Результат: Исследованы вольт-амперные характеристики P-N диода.

a) Прямое смещение PN-переходного диода:

1. Падение напряжения или напряжения колена (Vγ) 1N4007 составляет _____________ вольт.
2. Динамическое прямое сопротивление 1N4007 составляет __________________.
3. Статическое прямое сопротивление 1N4007 составляет __________________.

б) Обратное смещение переходного диода PN:

1. Динамическое обратное сопротивление 1N4007 составляет __________________.
2. Статическое обратное сопротивление 1N4007 составляет __________________.

Результаты: Студенты могут

1. проанализировать характеристики PN диода
2. рассчитывает динамическое и статическое сопротивление при прямом смещении и обратном смещении.

Viva Вопросы:

1. Что такое трехвалентные и пенатавалентные примеси?

Ответ: Допирование — это процесс добавления примесных атомов к собственному кремнию или германию для улучшения проводимости полупроводника.

Обычно используемые легирующие элементы

• Трехвалентные примеси для получения p-типа: алюминий (Al), галлий (Ga), бор (B) и индий (In).
• Пятивалентные примеси для получения n-типа: фосфор (P), мышьяк (As), сурьма (Sb) и висмут (Bi).

2. Как диод с PN-переходом действует как переключатель?

Ответ: Подайте напряжение в одном направлении; он действует как разомкнутая цепь. Поменяйте полярность напряжения, и это будет действовать как короткое замыкание.

3. Что такое уравнение тока диода?

Ответ:

4. Каково значение V _t при комнатной температуре?

Ответ: 25 мВ

5.Выражение динамического сопротивления?

Ответ:

6. Что такое полупроводник?

Ответ: Полупроводник — это устройство, которое частично проводит.

7. Что подразумевается под собственным полупроводником?

Ответ: Собственный полупроводник — это чистый полупроводник без каких-либо существенных примесей. Проводимость собственного полупроводника равна нулю при комнатной температуре.

8. Каков порядок запрещенной зоны в чистом полупроводнике?

Ответ: Энергетическая щель в чистом полупроводнике составляет 1 эВ.

9. Что такое внешний полупроводник?

Ответ: Внутренние полупроводники добавляются к другим материалам для улучшения их проводимости, которые называются внешними полупроводниками.

10. Что такое легированный полупроводник?

Ответ: Внешний полупроводник называется легированным полупроводником.

11. Что такое допинг?

Ответ: Процесс добавления другого материала к кристаллу собственных полупроводников для улучшения его проводимости называется легированием.

12. Каковы два разных типа примесей?

Ответ: 1) Пятивалентные атомы 2) Трехвалентные атомы

13. К какой группе принадлежит примесь (i) p-типа, (ii) n-типа?

Ответ: (i) примеси p-типа — это галлий, индий и бор, элементы группы -3

(ii) примеси n-типа: мышьяк, висматит и фосфор, элементы группы 5

14. Каковы носители заряда в чистом полупроводнике?

Ответ: Электроны и дырки являются носителями заряда в чистом полупроводнике.

15. Каковы носители заряда в полупроводнике n-типа?

Ответ: Электроны являются основными носителями заряда в полупроводниках n-типа.

16. Как температура влияет на проводимость полупроводника?

Ответ: Электропроводность собственного полупроводника увеличивается с повышением температуры. Проводимость посторонних полупроводников уменьшается с повышением температуры, количество основных носителей заряда почти постоянно, но подвижность уменьшается.

17. Что такое переходной диод?

Ответ: p-n-переход образует популярное полупроводниковое устройство, называемое диодом с p-n-переходом, с двумя выводами, один из материала p-типа, а другой из материала n-типа.

18. Что подразумевается под прямым смещением?

Ответ: Прямое смещение означает подключение p-области к положительной клемме и n-области к -ve клемме батареи, где диод находится в состоянии ВКЛ.

19. Что подразумевается под обратным смещением?

Ответ: Обратное смещение означает подключение p-области к клемме -ve и n-области к положительной клемме батареи, при этом диод в выключенном состоянии.

20. Что такое напряжение в коленях?

Ответ: Минимальное напряжение, необходимое для включения устройства, называется напряжением колена или сокращением напряжения, которое обозначается как V .

21. Что такое обратная разбивка?

Когда PN-переход имеет обратное смещение, через него проходит очень небольшой ток. … Если обратное смещение слишком велико, ток через PN-переход резко возрастает, и напряжение, при котором возникает это явление, называется напряжением пробоя

22.Какие полупроводниковые материалы используются?

Ответ: кремний, германий, арсенид галлия.

23. Почему кремний используется чаще, чем германий?

Ответ: Силион менее чувствителен к температуре, чем германий, и его легко достать из песка.

24. Сколько валентных электронов содержится в каждом атоме полупроводника?

Ответ: 4 — валентных электрона есть в каждом атоме полупроводника.

25.Что такое легирующие материалы p-типа и легирующие материалы n-типа?

Ответ: (i) примеси p-типа — галлий, индий и бор

(ii) примеси n-типа: мышьяк, висмат и фосфор

26. Сколько валентных электронов содержится в легирующих материалах P-типа и в легирующих материалах n-типа?

Ответ: 3-валентные электроны в материале p-типа и 5-валентные электроны в материале n-типа.

27. Изобразите идеальные, практичные и кусочно-линейные характеристики диода с PN переходом.

Ответ:

28. Какое статическое сопротивление диода?

Ответ: Это отношение напряжения к току в точке вольт-амперной характеристики диода.

29. Какое динамическое сопротивление диода?

Ответ: Это отношение изменения напряжения к изменению тока в зависимости от ВАХ диода.

30. Как диод с PN-переходом действует как переключатель?

Ответ: Когда PN переходный диод находится в прямом смещении, он проводит и пропускает ток через него, как переключатель ВКЛ, когда PN переходный диод в обратном смещении, он не ведет себя как выключатель.

31. Что такое напряжение включения? Каковы его значения для Si- и Ge-диодов?

Ответ: Минимальное напряжение, необходимое для включения устройства, называется напряжением отключения. Для Si-диода (1N4007) = 0,5 В и для Ge-диода = 0,2 В

32. Запишите уравнение тока диода.

Ответ:

I = ток, протекающий в диоде, I ₀ = ток обратного насыщения

В = напряжение, приложенное к диоду

В _T = вольт-эквивалент температуры = k T / q = T / 11600 = 26 мВ (при комнатной температуре)

= 1 (для Ge) и 2 (для Si)