47

Министерство общего и профессионального образования

Российской Федерации

Владимирский государственный университет

Кафедра приборостроения и биомедицинской техники

ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОНИКИ. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ

КОМПОНЕНТЫ ЭЛЕКТРОННЫХ СХЕМ

Методические указания к лабораторным работам

Составители

Ю.Г.МАВРИЧЕВ

К.В.ТАТМЫШЕВСКИЙ

Владимир 1998

УДК 621.382

Основы электроники. Полупроводниковые компоненты электронных схем: Метод. указания к лаборатор. работам / Владим. гос. ун-т; Сост.: Ю.Г.Мавричев, К.В.Татмышевский. Владимир, 1998. 44 с.

Приведены методики выполнения лабораторных работ по исследованию вольт-амперных характеристик основных полупроводниковых компонентов электронных схем по дисциплине “Электроника”.

Предназначены для студентов дневного отделения, обучающихся по специальностям 190500 - биотехнические и медицинские аппараты и системы и 190100 - приборостроение.

Ю.Г.Мавричев разработал лабораторные работы № 1, 2, 3, 7, 9, К.В.Татмы-шевский - № 4, 5, 6, 8.

Табл. 16. Ил. 16. Библиогр.: 6 назв.

Печатается по решению редакционно-издательского совета Владимирского государственного университета.

Рецензент канд. техн. наук С.В.Коршунов (Московский государственный техни-ческий университет им. Н.Э.Баумана).

Требования по технике безопасности

1. К самостоятельной работе на стенде 87Л-01 допускаются студенты, прошедшие инструктаж по технике безопасности.

2. Для обеспечения безопасности работающих при эксплуатации стенда должны быть выполнены следующие условия:

все части стенда, которые могут оказаться под напряжением, должны быть надёжно заземлены;

запрещается заменять съёмные элементы и производить пайку соединений, находящихся под напряжением;

запрещается пользоваться неисправной аппаратурой и инструментом;

все операции, связанные с установкой переносных приборов и измерениями, должны исключать касание токоведущих частей.

3. Все работы на стенде производить только после надёжного его закрепления на столе.

4. Винт заземления на корпусе стенда соединить с контуром заземления изолированным медным проводом с площадью сечения не менее 1,5 мм².

5. Включение питания стенда производить только после разрешения преподавателя.

6. Сборку и разборку схем лабораторных работ производить только при отключённом электропитании стенда.

7. Лабораторные работы производить в следующей последовательности: произвести все соединения на сменной панели, включить измерительные приборы и источники сигналов, затем подключить собранную схему к клеммам источников питания.

Разборку рабочих схем осуществлять в обратной последовательности.

8. Не допускается превышение токов и напряжений, указанных в таблице.

Источник питания	Пределы регулирования	Максимальный ток нагрузки, мА
Источник постоянного напряжения ГН1	+0,5...7 В	5 (при U= 7В)
Источник постоянного напряжения ГН2	0,5...15 В	200 (при U= 15 В)
Источник постоянного напряжения ГН3	0...100 В	5 (при U=100 В)
Источник постоянного тока ГТ	0...10 мА	11 ( не менее)
Источник переменного напряжения ИП	15 В+15%	50

Лабораторная работа № 1

Исследование вольт-амперной характеристики полупроводникового диода

Цель работы. Исследовать вольт-амперные характеристики (ВАХ) кремниевого и германиевого диодов.

Оборудование. Лабораторный стенд 87Л-01, сменная панель 1.

Объекты исследования. Диоды КД103А и Д9 или аналогичные.

1. Общие сведения

Полупроводниковым диодом называют полупроводниковый прибор с одним p-n-переходом и двумя выводами. Основой выпрямительного диода является обычный p-n-переход, обладающий вентильными свойствами. Вентильные свойства состоят в том, что при малом прямом напряжении диод пропускает большой ток, а при большом обратном напряжении - малый обратный.

Различают выпрямительные, универсальные и импульсные диоды.

Выпрямительные диоды предназначены для преобразования переменного тока источников питания промышленной частоты в постоянный. Промышленность выпускает выпрямительные диоды на токи до нескольких десятков и более ампер и на обратные напряжения до нескольких тысяч вольт. При выпрямлении тока в цепях с более высоким напряжением используются выпрямительные столбы, которые создаются путем последовательного включения нескольких диодов. Для равномерного деления обратного напряжения между отдельными диодами применяется резистивно-ёмкостный делитель. Если требуемое значение выпрямленного тока превышает допустимое значение тока одного диода, то используется параллельное включение нескольких однотипных диодов. Для выравнивания токов последовательно с каждым диодом включается резистор.

Универсальные, или высокочастотные, диоды применяются для преобразования высокочастотных (ВЧ) сигналов: выделения низкочастотного сигнала из модулированного ВЧ-сигнала (детекторные диоды), изменения несущей частоты модулированного ВЧ-колебания (смесительные диоды), модуляции ВЧ-колебания (модуляторные диоды). Частота, на которой работают такие диоды, составляет сотни мегагерц.

Импульсные диоды предназначены для применения в импульсных схемах в качестве коммутирующих элементов, отсекателей, ограничителей, а также в логических элементах. Для импульсных диодов характерным является режим, при котором после воздействия прямого напряжения к диоду прикладывается обратное напряжение. В момент переключения через диод идет большой ток, обусловленный током рассасывания накопленного в базе заряда неосновных носителей. Интервал времени от момента прохождения тока через нуль после переключения диода с заданного прямого тока в состояние заданного обратного напряжения до момента достижения обратным током заданного низкого значения называется временем восстановления обратного сопротивления t_{вос, обр}. Чем меньше это время, тем большим быстродействием обладает диод.

Параметры диодов подразделяются на параметры изделия и параметры режима эксплуатации. Термины, определения и обозначения параметров диодов приведены в ГОСТ 25529-82. Основными параметрами выпрямительных, универсальных и импульсных диодов являются:

1) прямое напряжение U_пр (U_{пр, ср}) - напряжение на диоде при протекании постоянного (переменного, периодически меняющегося) прямого тока;

2) постоянный (средний) обратный ток I_обр (I_{обр, ср}) - ток, обусловленный постоянным (периодически меняющимся обратным напряжением;

3) постоянное (импульсное) обратное напряжение U_обр (U_{обр, и});

4) постоянный (средний, импульсный) прямой ток I_пр (I_{пр, ср}, I_{пр, и});

5) максимальная рабочая частота f _max ;

6) время восстановления обратного сопротивления диода t_{вос, обр} ;

7) общая ёмкость диода C_д .

Падение прямого напряжения на диоде при протекании прямого тока у германиевых диодов меньше, чем у кремниевых, и не превышает 0,2...0,4 и 0,6...0,8 В соответственно. Рабочий диапазон температур для ге-рманиевых диодов составляет 60...85 С, для кремниевых - -60...150С.