Рекомендуемая литература

1. Алиев, И.И. Электротехнический справочник / И.И.Алиев. – 4-е изд., испр. – М.: РадиоСофт, 2004. – 383 с.

2. Информационно-измерительная техника и электроника: учеб. для вузов/ Раннев Г.Г. [и др.]; под ред. Г.Г. Раннева. -М. : Академия, 2006. - 511 с.

3. Раннев, Г.Г. Методы и средства измерений : учеб. для вузов / Г.Г.Раннев, А.П.Тарасенко. - 2-е изд., стер. – М.: Академия, 2004. – 331 с.

4. Раннев, Г.Г. Методы и средства измерений : учеб. для вузов / Г.Г.Раннев, А.П.Тарасенко. - 3-е изд., стер. – М.: Академия, 2006. – 331 с.

5. В.Г.Гусев, Ю.М.Гусев. Электроника и микропроцессорная техника: учеб. для вузов – 4-ое изд., доп. – М.: Высшая школа, 2006. – 799 с.

6. Электротехнический справочник : в 4 т. / под общ. Ред. В.Г.Герасимова [и др.]. – 9-е изд., стер. – М.: Изд-во МЭИ, 2003. – Т.1 – 439 с.

7. Электротехнический справочник : в 4 т. / под общ. Ред. В.Г.Герасимова [и др.]. – 9-е изд., стер. – М.: Изд-во МЭИ, 2003. – Т.2 – 517 с.

Л А Б О Р А Т О Р Н А Я Р А Б О Т А № 1

Исследование свойств полупроводникового диода в составе однополупериодного выпрямителя и светодиода

1. Цель работы

Целью работы является изучение выпрямительного действия полупроводникового диода в составе однополупериодного выпрямителя и светодиода.

2. Программа работы

2.1. Ознакомиться с теорией и методами выпрямления однофазного переменного тока в постоянный, изучение работы сглаживающего фильтра в составе однополупериодного выпрямителя, изучение свойств светодиода.

2.2. Ознакомиться со схемой лабораторной установки, оборудованием и приборами, необходимыми для выполнения работы, записать технические данные (тип, род тока, предел измерения, класс точности, цену деления шкалы) приборов.

2.3.Собрать схему и показать для проверки инженеру.

2.4. Выполнить измерения и произвести обработку экспериментальных результатов.

2.5. Составить краткие выводы по работе.

3. Краткие теоретические сведения

Вентильные свойства полупроводникового элемента – диода обуславливаются эффектом p-n перехода.

Электронно-дырочным переходом (p-n переходом) называют переходный слой между двумя областями полупроводника, одна из которых имеет электропроводность р-типа, а другая – n-типа.

Двухэлектродный полупроводниковый элемент - диод содержит n и р -проводящие слои (рис. 2.1.1).

В n-проводящем слое в качестве свободных носителей заряда преобладают электроны, а в р-проводящем слое - дырки. Существующий между этими слоями р-n переход имеет внутренний потенциальный барьер, препятствующий соедине­нию свободных носителей заряда. Таким образом, диод блокирован.

ВАХ р-n перехода называется зависимость тока, протекающего через р-n переход, от величины приложенного к нему внешнего напряжения. При отсутствии в полупроводнике внешнего электрического поля р-n переход находится в состоянии так называемого термодинамического равновесия, при котором потоки носителей заряда взаимно уравновешиваются, так что результирующий ток через переход равен нулю. При подаче на переход внешнего напряжения равновесие между составляющими токов носителей нарушается, что приводит к протеканию через переход результирующего тока, величина которого определяется величиной и знаком приложенного напряжения.

При прямом приложении напряже­ний («+» к слою р, «—» к слою n) потенци­альный барьер уменьшается, и диод начинает проводить ток (диод открыт). При об­ратном напряжении потенциальный барьер увеличивается (диод заперт). В обратном направлении протекает только небольшой ток утечки, обусловленный неосновными носителями.

В цепи с полупроводниковым диодом (рис. 2.2.1) установившийся ток может проте­кать только при определенной полярности приложенного к диоду напряжения. При измене­нии полярности напряжения диод запирается и ток прекращается. В цепи переменного (си­нусоидального) напряжения ток протекает только в течение той полуволны, когда диод от­крыт. Полуволна другой полярности подавляется. В результате в цепи имеет место ток од­ного направления. Для уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения применяются сглаживающие фильтры. Простейшим фильтром является конденсатор, подключенный па­раллельно нагрузке.

При исследовании выпрямителей применяются следующие обозначения:

• u_вх,U_вх — мгновенное и действующее значения синусоидального входного напря­жения;

• u_d, U_d, U_dmax, U_dmin — мгновенное, среднее, максимальное, минимальное значения выходного (выпрямленного) напряжения;

• f_п— частота пульсаций выходного напряжения;

• m = f_пульс / f_вх — число пульсаций выпрямленного напряжения за один период на­пряжения питания;

- коэффициент пульсации выпрямленного напря­жения.

Диоды с особыми свойствами. Светодиоды.

В случаях, когда полупроводниковые диоды выполнены из таких материалов как арсенид галлия или фосфид галлия, часть подводимой к ним электрической энергии преобра­зуется не в тепло, как в других полупроводниках, а в световые потоки с более ко­роткой длиной волны. Цвет излучения определяется выбором соответствующего материала и присадками. Цвет может быть инфракрасным, красным, желтым, оранжевым, зеленым или даже голубым.

В данной работе используется одна фаза трехфазного источника напряжений.