Содержание отчета

- принципиальная схема исследования ВАХ диода;

- таблицы результатов измерений;

- графики ВАХ.

Контрольные вопросы

1. Перечислите основные параметры полупроводниковых диодов.

2. Как изменяется динамическое сопротивление диода при прямом включении в зависимости от тока через него?

3. Как учесть влияние измерительных приборов при снятии ВАХ?

4. Статическое и динамическое сопротивление. Физический смысл и определение по ВАХ диода.

5. Особенности ВАХ диода, причина этих особенностей, порядок величин токов прямой и обратной ветвей ВАХ.

6. Расшифруйте обозначение диода: КД202А, ГД510А, КЦ402В.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2

Исследование полупроводникового стабилитрона и параметрического стабилизатора напряжения

Цель работы: определение основных параметров полупроводникового стабилитрона и исследование параметрического стабилизатора.

Теоретические сведения

Полупроводниковым стабилитроном называют кремниевый диод, способный длительно работать в области лавинного пробоя p-n-перехода при приложении обратного напряжения.

Прямая ветвь ВАХ стабилитрона ничем не отличается от ВАХ обычного кремниевого диода, а обратная ветвь из-за специальной конструкции и малой концентрации примесей в p-n-переходе обладает "жесткой" формой в зоне электрического (лавинного) пробоя.

Вид ВАХ стабилитрона представлен на рис. 3.

Рис. 3. Вольтамперная характеристика стабилитрона

В зоне лавинного пробоя на рабочем участке характеристики напряжение на стабилитроне меняется весьма мало. Границы рабочего участка определяются с одной стороны минимальным током стабилизации I_ст.мин, при котором возникает устойчивый лавинный пробой, а с другой стороны максимальным током стабилизации I_ст.мах, при котором p-n-переход нагревается до предельно допустимой температуры.

Основными параметрами стабилитронов являются:

- номинальное напряжение стабилизации U_ст.ном;

- номинальный ток стабилизации I_ст.ном;

- допустимая мощность рассеяния Р_ст;

- динамическое сопротивление r_ст;

- температурный коэффициент стабилизации напряжения (ТКСН).

Наиболее часто стабилитроны применяются в схемах стабилизации напряжения. Простейшая схема параметрического стабилизатора постоянного напряжения представляет собой делитель напряжения из резистора R_огр (его называют также балластным) и стабилитрона VD, параллельно которому подключена нагрузка R_н.

Рис. 4. Параметрический стабилизатор напряжения

Коэффициент стабилизации параметрического стабилизатора определяется по формуле: .

Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с принципиальной схемой для исследования стабилитрона и параметрического стабилизатора напряжения, представленной на рис. 5 и собранной в сменном блоке СБ-1.

2. Включить стенд СТЭЛ-2.

3. Установить переключатель «РЕЖИМ» в положение «F_д – 1».

4. Поставить переключатели SA1, SA3, SA4 в верхнее положение, SA2 и SA5 – в нижнее. В приведенной на рис. 5 схеме у миллиамперметра А2 предел измерения 30 мА, A1 – 10 мА, у V4 – 10 В.

5. Снять обратную ветвь ВАХ стабилитрона. Данные занести в таблицу 3, измеряя ток с помощью миллиамперметра А2. Напряжение на стабилитроне U_ст измеряется с помощью вольтметра V4.

6. Определить динамическое сопротивление стабилитрона r_ст в четырех рабочих точках по постоянному току: I_ст = 3 мА; 6 мА; 8мА; 10мА. Динамическое сопротивление определяется по формуле: .

Для определения U_ст и I_ст необходимо подать на исследуемую схему синусоидальный сигнал от встроенного в СТЭЛ-2 генератора звуковой частоты (ГЗЧ) с частотой около 1кГц. U_ст измеряют осциллографом между заземлением и контрольным гнездом XS2, а переменную составляющую тока I_ст рассчитывают по закону Ома, измеряя осциллографом падение напряжения на резисторе R5 200 Ом между контрольными гнездами XS1 и XS2.

Таблица 3

Результаты измерений ВАХ стабилитрона (обратная ветвь)

Uс(V4), В
Iс(A1), мА
rd, Ом

Рис. 5. Принципиальная электрическая схема сменного блока СБ-1

7. Определить минимальный ток стабилитрона. Для этого установить переключатели SA1, SA2, SA3, SA4 в верхнее положение. Изменяя ток нагрузки I_н регулировкой напряжения -Е1 определяют по миллиамперметру А1 такую его величину, при которой стабилитрон начинает выходить из режима стабилизации (показания вольтметра V4 начинают уменьшаться). Минимальный ток стабилитрона будет равен разности показаний миллиамперметра А2 и миллиамперметра А1.

8. Построить график обратной ветви ВАХ стабилитрона.

9. Построить график изменения динамического сопротивления стабилитрона в зависимости от тока.