II. Определение вах диода методом вольтметра-амперметра

Схема измерительного устройства показана на рис. 6.6,a. При замыкании цепи ключом K₄ с помощью диода D₄ синусоидальное напряжение выпрямляется, а благодаря конденсатору C сглаживаются пульсации. В результате напряжение на переменном резисторе R₄ почти постоянно. Часть напряжения с резистора R₄ подается на диод D₅, причем с помощью ключа K₅ диод D₅ может быть включен как в прямом, так и в обратном направлении. Вольтметр измеряет напряжение на диоде D₅, амперметр  ток через диод. Такой метод измерения ВАХ называется методом вольтметра-амперметра.

III. Изучение дифференциального сопротивления диода

На практике дифференциальное сопротивление R_d определяется как отношение

, (6.7)

где U_i+1U_i  разность соседних экспериментальных значений напряженияU, причем эта разность берется по возможности малой; I_i+1I_i разность соответствующих экспериментальных значений тока I. Рассчитанное таким образом значение R_d сопоставляется среднему значению напряжения

. (6.8)

Порядок выполнения работы

1. Подключить входы Y осциллографа согласно рис. 6.6.

2. Включить осциллограф и макет в сеть.

3. С помощью блока макета, изображенного на рис. 6.6, получить на экране осциллографа картины синусоидального и выпрямленных напряжений. Зарисовать одно под другим в одинаковом масштабе. Записать значения токов.

4. С помощью блока макета, изображенного на рис. 6.6, снять ВАХ методом вольтметра-амперметра. При снятии обратной ВАХ рекомендуется напряжение изменять через 100 мВ. При снятии прямой ВАХ напряжение изменять через одно деление вольтметра. Значения напряжения U_i (в мВ) и соответствующие им токи через диод I_i (в мА) записать в таблицу. Построить ВАХ диода в масштабе: по оси X  50 мВ в 1 см, по оси Y  5 мА в 1 см. Определение дифференциального сопротивления из полученных экспериментальных значений U_i и I_i осуществляется в следующем порядке:

а) вычислить и занести в таблицу значения разности U_i =U_i+1U_i и I_i=I_i+1  I_i;

б) определить и занести в таблицу значения дифференциального сопротивления по формуле (6.7);

в) рассчитать и занести в таблицу средние значения напряжений по формуле (6.8).

После указанных вычислений построить график зависимости R_d(U_k). Масштаб по оси X  50 мВ в 1 см, по оси Y  2 Ома в 1 см. Из графика определяется R_v как предел, к которому стремится дифференциальное сопротивление при больших напряжениях (токах), в соответствии с формулами (6.5) и (6.6). Далее вычисляется теоретическое значение дифференциального сопротивления по формуле (6.5) с учетом найденной величины R_v для всех значений I_i. Результаты вычислений заносятся в таблицу. На том же графике, где изображена зависимость R_d(U_k), построить график зависимости .

Таблица

Ui, мВ	Ii, мА	ΔUi, мВ	ΔIi, мА	Uk, мВ	Rd, Ом	, Ом

Контрольные вопросы

1. Назовите причину образования объемного заряда при контакте двух полупроводников с различным типом проводимости?

2. Как изменяется объемный заряд в приконтактной области при наличии внешнего электрического поля?

3. Нарисуйте схемы и поясните принцип работы одно- и двухполупериодного выпрямителя.

4. Нарисуйте ВАХ идеального диода. К чему приводит отличие ВАХ реальных диодов от идеального при выпрямлении переменного напряжения?

5. Как влияет крутизна ВАХ диода в прямом направлении на форму выпрямленного электрического напряжения?

Литература

1. Джанколи Д. Физика. Т.2, М.: Мир, 1989. С.560566.

2. Трофимова Т.И. Курс физики. М.: Высш. шк., 1990. С.400406.

3. Робертсон Б. Современная физика в прикладных науках. М.:Мир, 1985. С.164175.