Изменение температуры окружающей среды, как отмечалось выше, влияет на напряжение пробоя, а следовательно – на напряжение стабилизации, что является нежелательным фактором. Поэтому важно ослабить температурную зависимость напряжения пробоя. Температурные изменения напряжения стабилизации можно компенсировать, например, таким способом – последовательно со стабилитроном, имеющим положительный ТКН и работающим при обратном смещении, включают один или несколько диодов в прямом направлении. Известно, что прямое падение напряжения на диоде линейно уменьшается при увеличении температуры (примерно на 2 мВ/°С). Поэтому увеличение напряжения стабилизации компенсируется уменьшением напряжения на диодах. Такой способ компенсации используется в прецизионных стабилитронах типа Д818. В этих стабилитронах последовательно с основным включены в прямом направлении два компенсирующих р-n-перехода.
II ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ И ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
Лабораторная установка представляет собой стенд (рис. 11), на котором размещены следующие модули: модуль питания, модуль цифровых мультиметров, модуль аналоговых вольтметров и амперметров, модуль генератора, панель для сбора схем измерений.
Рис. 11. Лабораторный стенд для исследования
полупроводниковых приборов
Измерительная схема для выполнения лабораторной работы собирается на панели стенда путем присоединения к ее гнездам необходимых элементов (диодов, резисторов, потенциометров и т. д.) и проводников для подключения измерительных приборов и источника питания.
1 ИЗМЕРЕНИЕ ПРЯМОЙ ВЕТВИ ВАХ ВЫПРЯМИТЕЛЬНОГО ДИОДА
На панели стенда соберите измерительную схему согласно рис. 12, используя в качестве исследуемого диода VD выпрямительный диод, а в качестве токоограничивающего резистора R – резистор сопротивлением 150 Ом. Для измерения прямого тока диода используйте миллиамперметр постоянного тока с пределом 100 мА, а для измерения напряжения на диоде используйте цифровой вольтметр (мультиметр).
Рис. 12. Схема для измерения прямой ветви ВАХ диода.
Снимите прямую ветвь ВАХ выпрямительного диода, изменяя напряжение на выходе потенциометра RP. Результаты измерений занесите в таблицу (см. раздел III.1).
2 ИЗМЕРЕНИЕ ПРЯМОЙ ВЕТВИ ВАХ ДИОДА ШОТТКИ
На панели стенда соберите измерительную схему согласно рис. 12, используя в качестве исследуемого диода VD диод Шоттки, а в качестве токоограничивающего резистора R – резистор сопротивлением 150 Ом. Снимите прямую ветвь ВАХ диода Шоттки аналогично процедуре, описанной в предыдущем разделе.
3 ИЗМЕРЕНИЕ ПРЯМОЙ ВЕТВИ ВАХ СВЕТОДИОДА
На панели стенда соберите измерительную схему согласно рис. 12, используя в качестве исследуемого диода VD светодиод, а в качестве токоограничивающего резистора R – резистор сопротивлением 1 кОм. Снимите прямую ветвь ВАХ светодиода, результаты измерений занесите в таблицу (см. раздел III.1).
4 ИЗМЕРЕНИЕ ОБРАТНОЙ ВЕТВИ ВАХ ВЫПРЯМИТЕЛЬНОГО ДИОДА
На панели стенда соберите измерительную схему согласно рис. 13, используя в качестве исследуемого диода VD выпрямительный диод. В качестве резистора R используйте резистор сопротивлением 150 Ом. Для измерения обратного тока диода используйте цифровой микроамперметр постоянного тока (мультиметр).
Рис. 13. Схема для измерения обратной ветви ВАХ диода
Снимите обратную ветвь ВАХ выпрямительного диода, изменяя напряжение на выходе потенциометра RP. Результаты измерений занесите в таблицу (см. раздел III.2).
5 ИЗМЕРЕНИЕ ОБРАТНОЙ ВЕТВИ ВАХ ДИОДА ШОТТКИ
На панели стенда соберите измерительную схему согласно рис. 13, используя в качестве исследуемого диода VD диод Шоттки. Снимите обратную ветвь ВАХ диода Шоттки аналогично процедуре, описанной в предыдущем разделе.
6 ИЗМЕРЕНИЕ ОБРАТНОЙ ВЕТВИ ВАХ СТАБИЛИТРОНА
На панели стенда соберите измерительную схему согласно рис. 13, используя в качестве исследуемого диода VD один из стабилитронов. Снимите обратную ветвь ВАХ каждого стабилитрона аналогично процедуре, описанной в предыдущем разделе.
III ОФОРМЛЕНИЕ И ОБРАБОТКА ИЗМЕРЕННЫХ ДАННЫХ
Запишите в тетрадь тему и цель лабораторной работы, а также перечень измерительных и изучаемых приборов. Для оформления измеренных данных и их обработки руководствуйтесь следующими рекомендациями.
1 ОБРАБОТКА ДАННЫХ ИЗМЕРЕНИЙ ПРЯМОЙ ВЕТВИ ВАХ ДИОДОВ
При оформлении и обработке измеренных данных Вам следует:
- подготовить таблицу измеренных и расчетных данных в следующем формате
U, В | I, мА | IRБ, В | Upn=U- IRБ, В | lnI |
(сопротивление RБ можно приближенно рассчитать, используя две последние пары измеренных значений прямого напряжения и тока);
- построить прямые ветви ВАХ всех диодов в одной системе координат U-I;
- экстраполировать линейные участки прямых ветвей диодов до пересечения с осью напряжений и определить контактные разности потенциалов;
- объяснить причину различия в контактных разностях потенциалов для исследуемых диодов;
- построить прямые ветви в спрямляющих координатах Upn – lnI, используя рассчитанные значения в двух последних колонках таблицы;
- используя построенные линейные зависимости lnI (Upn) , определить коэффициент неидеальности диодов a и токи насыщения IS (найденные токи насыщения сравнить с измеренными при обратных напряжениях);
- сделать выводы по результатам выполненной части работы.
2 ОБРАБОТКА ДАННЫХ ИЗМЕРЕНИЙ ОБРАТНОЙ ВЕТВИ ВАХ ДИОДОВ
При оформлении и обработке измеренных данных Вам следует:
- подготовить таблицу измеренных данных в следующем формате
U, В | I, мкА |
- построить обратную ветвь ВАХ всех диодов (кроме светодиода) в одной системе координат U-I (используйте третью четверть);
- объяснить вид обратных ветвей исследуемых диодов;
- объяснить причину резкого возрастания обратного тока стабилитронов при относительно высоких обратных напряжениях;
- определить напряжения стабилизации стабилитронов, сравнить их со справочными данными;
- сделать выводы по результатам выполненной части работы.
IV КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ДЛЯ СДАЧИ РАБОТЫ
При сдаче лабораторной работы Вам необходимо представить отчет с графиками и проведенными расчетами. Кроме того, Вы должны быть готовы ответить на следующие контрольные вопросы:
1 Устройство и принцип работы выпрямительного диода. ВАХ диода. Применение.
2 Устройство и принцип работы диода Шоттки. ВАХ диода Шоттки. Применение.
3 Устройство и принцип работы светодиода. ВАХ светодиода. Применение.
4 Устройство и принцип работы стабилитрона. ВАХ стабилитрона. Применение.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1 Петров, И. Д. [и др.] Физика твердого тела: лекции / , , . – Ростов-н/Д: изд-во РГУПС, 2004. – 92 с.
2 Тугов, Н. М. Полупроводниковые приборы / , , . – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 576 с.
3 Пасынков, В. В. Полупроводниковые приборы / , , . – М.: Высш. школа, 1981. – 431 с.
4 Жеребцов, И. П. Основы электроники / . – Л.: Энергоатомиздат, 1985. – 352 с.
Учебное издание
Магомедов Муса Эфендиевич
ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЛЬТАМПЕРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК
ВЫПРЯМИТЕЛЬНЫХ ДИОДОВ, ДИОДОВ ШОТТКИ,
СВЕТОДИОДОВ И СТАБИЛИТРОНОВ
Учебно-методическое пособие
к лабораторной работе № 000М
под редакцией профессора
Редактор
Техническое редактирование и корректура
Подписано в печать 08.04.2011. Формат 60´84/16.
Бумага газетная. Ризография. Усл. печ. л. 1,63.
Уч.-изд. л. 1,79. Тираж экз. Изд. № 38. Заказ №
Ростовский государственный университет путей сообщения.
Ризография РГУПС.
Адрес университета: 344034, г. Ростов н/Д, пл. им. Ростовского Стрелкового Полка Народного Ополчения, 2.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 |
