2 Эксперимент и расчёты
2.1. Экспериментальная установка
Экспериментальная установка включает в себя:
● стенд с диодами, резисторами, конденсатором и ключами;
● блок питания, содержащий в едином корпусе три генератора: генератор постоянного напряжения U, регулируемого от 0 до 5 В, и два генератора синусоидальных напряжений «~10 В» и «~0,6 В» частотой 50 Гц;
● измерительные приборы: осциллограф, миллиамперметр, вольтметр.
Стендовые схемы с указанием марок диодов и номиналов конденсатора и резисторов следует перенести в тетрадь перед проведением измерений.
2.2. Снятие вольт-амперной характеристики диода
1
.
Собрать схему для снятия ВАХ диода в
прямом направлении. Схема показана на
рис. 15. Ко входу схемы подключается
генератор постоянного напряжения «U=0…5
В».Предел вольтметра выставить на 1-2 В;
предел миллиамперметра – сначала на
«100 мА», а затем, по мере роста тока, на
«500 мА».
2. Выставить выходное напряжение U генератора на ноль. Включить блок питания.
3. Медленно меняя напряжение U от нуля, наблюдать, как растёт ток I. Примерно до 0,5…0,6 В он будет неуловим (данным амперметром) и его можно считать нулевым, а, начиная с 0,6 В, ВАХ следует тщательно снимать с интервалом ΔU=0,05 В до тех пор, пока ток не достигнет максимально допустимого для данного диода значения Imax=400 мА. Измеренные значения U и I внести в таблицу.
4. Выключить блок питания и разобрать схему.
Обратная ветвь ВАХ диода в данной работе не снимается, так как наноамперные обратные токи кремниевых диодов поддаются измерению лишь специальными высокочувствительными приборами. В выпрямительных схемах обратный ток считается нулевым.
2.3. Измерения в однополупериодном выпрямителе
1. Включить осциллограф и настроить его для наблюдения сигнала частотой 50 Гц, амплитудой около 15 В: развёртка «5 мс/дел», усиление канала Y – «5 В/дел», синхронизация – «внутренняя», пропускная способность канала Y – «≅» (это означает, что канал Y полностью пропускает поступающий сигнал – и переменную, и постоянную составляющие). Точно посередине экрана должна наблюдаться хорошо сфокусированная горизонтальная линия развёртки умеренной яркости.
2. Включить блок питания и подать синусоидальное напряжение с его выхода «~10 В» на вход Y осциллографа. На экране должна наблюдаться синусоида (пара её периодов). Отрегулировать её яркость. фокус, стабильность и симметричное расположение на экране. Измерить её амплитуду U1. Перенести осциллограмму в тетрадь в масштабе 1:1 с соответствующей раз меткой осей t [мс] и и [В].
3. Синусоида на экране заметно мигает из-за небольшой частоты развёртки fразв. Определить эту частоту мигания в герцах.
4. Не выключая приборов, подключить вход Y осциллографа к резистору R однополупериодного выпрямителя (рис. 8), смонтированного на стенде, а на вход выпрямителя подать напряжение «~10 В» с генератора. На экране будет картинка однополупериодного пульсирующего напряжения. Перенести её в тетрадь, разместив под соответствующей синусоидой входного напряжения, как на рис. 9.
5. Настроив осциллограф для наблюдения сигнала амплитудой около 1 В, провести измерения аналогичные п.п. 2 и 4 для напряжения «~0,6 В», соизмеримого с напряжением отсечки U0. При наблюдении соответствующих пульсаций отрегулировать усиление канала Y так, чтобы их размер на экране от средней линии был 2-3 деления. Измерить по сетке экрана величину (размах Uп) наблюдаемых импульсов в вольтах, их период следования T и длительность Δt=t2−t1 (рис. 10, нижний график).
6. Отключить блок питания и осциллограф от стенда.