1.2 Расчет динамических параметров модели полупроводникового диода.

Рассчитаем барьерную ёмкость диода.

Для этого посредством MC9 используем схему приведённую на Рис. 10

Рис. 10 Схема для исследования ВФХ диода

Используя средства МС9 построим график резонансных кривых Рис.11.

Рис. 11 Семейство резонансных кривых

И проведем масштабирование выбранной области.

Теперь можем получить резонансную частоту как функцию напряжения источника V1 на диоде, воспользуемся функцией Performance Windows Peak_X в программе МС9. Использовав функцию Performance Windows Peak_X получили кривую Рис. 12.

Рис. 12 Зависимость резонансной частоты от Ud

Для построения ВФХ в МС экспортируем данные из МС9.

Рис. 13 Таблица данных зависимости f₀ от Ud

первый столбец – Ud, второй - f₀.

Столбец данных Cd получается при подставлении данных в формулу для Cd от f₀, которая выводится из вормулы Томсона:

где Lk = L1, Ck=C1.

Рис. 14 ВФХ диода KD102b

Вычисление CJ0, M, Uj произведём в МС по формуле:

Погрешность вычеслений:

Итак мы подсчитали все основные величины входящие в модель диода.

Величину ТТ, Fc мы возьмём из справочника ТТ=100х10^-6, Fc=0.5. EG=1.11 т.к. это кремниевый диод. BV = 1,2U_max=240В. IBV = 200мкА.

Теперь создаём полную запись модели диода Рис. 15.

Рис. 15 Запись модели диода КД2997А

2. Экспериментальное исследование

В лабораторном зале был проведён эксперимент в результате которого мы получили ВАХ диодов. Измерения прямой ветви были произведены по схеме на Рис. 16.

Рис. 16 Схема лабораторного стенда для получения прямой ветви ВАХ

Вносим данные эксперимента в МС:

где Ud1 – напряжение на диоде VD1.

Построим ВАХ диода Рис. 17.

Рис. 17 Графики прямой ветви ВАХ диодов

Используя численные методы найдём параметры диодов(Rs,N,Is).

Для VD1:

Сравним ВАХи полученные экспериментально и в МС. Определим дифференциальные сопротивления в рабочих точках графически(по наклону ВАХ в рабочей точке) и расчётным путём . Для диода VD1 - Рис. 18 Расчётным путём дифференциальное сопротивление в рабочей точке i находится по формуле:

 .

Для VD1 дифференциальное сопротивление в рабочей точке:

Уравнение касательной для VD1:

По графику на Рис. 18 видно, что наши расчёты адекватны.

Рис. 18

Обратный ток кремниевого диода(VD1) меньше 5х10^-6(предел измерения амперметра).

2. Учебная научно исследовательская работа

Стабилитрон – это диод с точно заданным напряжением пробоя, рассчитанный на непрерывную работу в области пробоя и предназначенный для стабилизации или ограничения напряжения.

Для исследования стабилитрона в лабораторном зале мы использовали схему на Рис. 19.

Рис. 19 Схема для исследования обратной ветви стабилитрона

Проведя эксперимент были получены данные:

Построим график по этим данным(Рис. 20).

Используя численные методы найдём параметры Is, N.

Рис. 20 График обратной ветви ВАХ стабилитрона

Формула для расчёта дифференциального сопротивления в рабочей точке:

,

где

Найдём дифференциальное сопротивление в рабочей точке i(Ui=3.9B, Ii=11x10^-3A):

Сравним ВАХи экспериментальную и рассчитанную в МС(Рис. 24).

По графику видно, что наши расчёты адекватны.