Тольяттинский государственный университет

Кафедра «Промышленная электроника»

Определение свойств, параметров, вольт - амперных характеристик выпрямительных диодов и степени их соответствия техническим условиям

Отчет по лабораторной работе №1

Руководитель: Глибин Е.С.

Исполнители:

Волохов Д.Г.

Группа ЭЛб-1301

Бригада №2

Тольятти 2013

Содержание

стр.

1. ЦЕЛИ И ПРОГРАММА РАБОТЫ ……………………………………………………. 3

2. Методика выполнения экспериментов ………………………………… 4

3. Экспериментальное определение вах, построение их

графиков, определение пороговых напряжений и

напряжений пробоя …………………………………………………………….. 6

4. расчет статических и динамических сопротивлений,

построение эквивалентных схем замещения ………………………….. 10

5. определение кпд заданной цепи …………………………………………… 15

6. справочных данные на диоды ……………………………………………... 18

выводы ……………………………………………………………………………………. 23

литература ……………………………………………………………………………….. 24

1. Цели и программа работы

1.1 Цель работы

Цель работы – достичь понимания свойств и характеристик полупроводниковых выпрямительных диодов, приобрести навыки экспериментального определения их вольт-амперных характеристик (ВАХ) и практического определения соответствия их параметров техническим условиям или справочным данным.

1.2 Задачи работы

1.2.1 Изучить теоретический материал по выпрямительным диодам.

1.2.2 Выполнить экспериментальную часть работы в соответствии с программой и обработать результаты экспериментов.

1.2.3. По результатам проведенных работ оформить отчет и защитить его.

1.3 Программа работ

1.3.1 Ознакомиться с методическими рекомендациями по выполнению данной работы.

1.3.2 Изучить теоретические сведения по электрофизическим явлениях в электронно-дырочных переходах, свойствам и параметрам полупроводниковых выпрямительных диодов по конспекту лекций по дисциплине «Полупроводниковые приборы « и литературе 1 – 4.

1.3.3 Подготовить формуляр отчета по лабораторной работе.

1.3.4 Ознакомиться с устройством модернизированного лабораторного стенда по методическому пособию «Универсальный компьютерный лабораторный стенд» и подготовить его к работе.

1.3.5 Снять прямые ветви ВАХ кремниевого и германиевого диодов.

1.3.6 Снять обратные ветви ВАХ этих же диодов.

1.3.7 Построить графики полученных ВАХ.

1.3.8 Определить величины порогового напряжения, напряжения пробоя и обратного тока.

1.3.9 Рассчитать по ВАХ зависимости статического R_c и динамического R_д сопротивлений от тока диода.

1.3.10 Определить по справочнику параметры номинального режима диодов и для номинального тока построить схемы замещения.

1.3.11 Сравнить параметры исследованных диодов с техническими условиями или со справочными данными.

1.3.12 Для цепи, состоящей из последовательно соединенных источника напряжения с величиной электродвижущей силы (ЭДС) равной Е_о, нагрузочного резистора R_н = 1 кОм и диода, рассчитать изменение коэффициента  полезного действия (КПД) такой цепи при изменении Е в диапазоне ±50% от величины Е₀. Ток диода при Е = Е₀ принять равным 2 мА. Сравнить полученные зависимости для германиевого и кремниевого диодов и объяснить их.

1.3.13 Для цепи по п. 3.12 при Е = Е_о рассчитать и построить графики зависимостей величины  цепи от изменения сопротивления резистора R в диапазоне от 500 Ом до 1,5 кОм.

1.3.14 Закончить оформление отчета и сделать выводы о степени соответствия исследованных диодов техническим условиям, сравнить свойства германиевого и кремниевого диодов и объяснить их отличия. Справочные данные на германиевые и кремниевые диоды приведены в приложении.

1.3.15 Защитить отчет.

2. Методика выполнения экспериментов

2.1 При изучении теоретического материала обратить внимание на свойства полупроводников и электронно-дырочных переходов, связанных с различной шириной запрещенной зоны у разных полупроводниковых материалов. Повторить графоаналитические методы расчета режимов нелинейных цепей, а также условные обозначения элементов в электрических цепях и их буквенные обозначения по действующим ГОСТам.

2.2 Работа выполняется на модернизированном лабораторном стенде 87Л-01 "ЛУЧ". При выполнении экспериментальной части лабораторной работы необходимо использовать сменный планшет №1. Рекомендуемые приборы: 1) генератор тока (ГТ 0-10 мА) и генератор напряжения (ГН2 0-15 В и ГН3 30-100 В), находящиеся на нижней панели стенда, смотри описание стенда, 2) мультиметры, находящиеся на правой и левой панелях стенда, 3) кремниевый или германиевый диод по указанию преподавателя, 4) соединительные провода.

2.3 Прямая ветвь ВАХ снимается по схеме, приведенной на левой части планшета (рисунок 1), обратная ветвь - по схеме на правой части. Для точного получения результатов при малых значениях измеряемых величин необходимо устанавливать переключатели приборов на как можно меньшие диапазоны измерения.

Рисунок 2.1 – Схема стенда для снятия вольт – амперных характеристик диода в прямом включении

2.4 При снятии прямых ветвей ВАХ необходимо обратить внимание на полярности источников и приборов, указанные на левой схеме планшета и собрать схему в строгом соответствии с этими полярностями. Далее надо поставить переключатель одного из мультиметров в положение 2 мА, а второго - 2 В. Установить рукоятки ГТ "ГРУБО" и "ТОЧНО" в крайнее левое положение.

После проверки собранной схемы преподавателем или лаборантом включить стенд, поставив включатель питания «Сеть» в положение "I" (включено). При этом должна загореться подсветка включателя. Вращая рукоятки "ГРУБО" и "ТОЧНО" генератора тока, снять показания мультиметров в 10 -12 точках. Максимальное значение задаваемого тока - 10 мА - превышаться не должно. Затем отключить питание стенда, полученные значения токов и напряжений занести в таблицу. После замены диода указанные действия повторить.

2.5 При снятии обратных ветвей ВАХ необходимо собрать схему на правой части планшета стенда, соблюдая указанные на ней полярности приборов и источников (см. рисунок 2). Поставить переключатель одного из мультиметров в положение 2 мА, переключатель второго в положение 200 В. Установить рукоятки ГН3 "ГРУБО" в крайнее левое положение.

2.6 После проверки собранной схемы включить стенд, поставив включатель питания «Сеть» в положение "I". При этом должна загореться подсветка включателя. Вращая рукоятку генератора напряжения "ГН 30-100 В", снять показания приборов в 10-12 точках. Максимальное задаваемое напряжение - 100 В. Отключить стенд. Занести в таблицу полученные значения токов и напряжений. Построить в первом приближении черновые графики полученных ВАХ и показать их преподавателю. Разобрать схему. Сдать соединительные провода и сменные элементы лаборанту.

Рисунок 2.2 - Схема стенда для снятия вольт – амперных характеристик диода в обратном включении

2.7 Построить точные графики полученных ВАХ. Поскольку масштабы токов и напряжений на осях графиков прямых и обратных ветвей ВАХ различны, то рекомендуется прямые и обратные ветви ВАХ строить на отдельных графиках.

2.8 При оформлении отчета руководствоваться требованиями к оформлению отчетов по лабораторным работам кафедры «Промышленная электроника».