2. Задания на теоретические расчёты

1. Построить теоретическую ВАХ, представив её выражение в виде:

U= _т ln [I/I₀+1]       

и приняв I₀=0,1 мА , _т=0,026В .

При построении прямой ветви подставить положительные значения токов от 0 до 10 мА (5-6 точек). Обратную ветвь ВАХ удобнее строить по формуле (8), подставляя значения обратных напряжений от 0 до -10В и вычисляя значения токов.

2. Определить значения дифференциального сопротивления диода в двух выбранных точках на прямой ветви ВАХ выпрямительного диода Д9Б по формуле (9).

3. Для стабилизатора напряжения (рис.9) найти коэффициент стабилизации Кст при условии, что  ΔЕ=5В; Е=12,5В;  ΔU= 0,2В; Uст=5,6В.

3. Задания на экспериментальные исследования и методические указания к ним

Задание 1. Снять по точкам статическую Вольтамперную характеристику (ВАХ) диода

1.1.Снять прямую ветвь ВАХ диода на основе кремния (1N914). Для ее измерения собрать схему (рис.3.1).

Табл.1

Iпр(mA)	0	1	2	4	6	8	10
Uпр(В)

Табл.2

Iобр(мкА)
Uобр(В)	0	5	10	20	30	40	50

Последовательно устанавливая значения прямого тока Iпр диода, задаваемого током источника тока, равным: 0 – 10мА, запишите значения напряжения Unp и тока Iпр диода в табл.1.

1.2. Снять обратную ветвь ВАХ диода на основе кремния (1N914). Собрать схему (рис.3.2). Переверните диод. Последовательно устанавливая ЭДС источника равными 0 – 50 В, запишите значения тока I_обр и напряжения U_обр в табл.2.

1.3. По полученным данным постройте графики I_пр(U_np) и I_обр(U_обр).

1.4. Рассчитать дифференциальное сопротивление диода по графику прямой ветви ВАХ по формуле R_диф= ∆U/∆I│_Iпр=const , при Iпр = 8 мА. Проделайте ту же процедуру для Iпр  = 4 мА, Iпр  = 2 мА и Iпр =0.5 мА. Результаты расчетов запишите в отчет: R_диф= ∆U/∆I│_Iпр=8мА=__. Построить график зависимости R_диф= f(Iпр).

1.5. Вычислите статическое сопротивление диода на постоянном токе по формуле R_cтат= U₀/I₀ при I₀ = 8 мА и занесите результат в отчет.

1.6. Вычислить дифференциальное сопротивление диода при обратном напряжении  5, 10В и запишите результаты в отчет.

1.7. Исследовать статическую ВАХ диода на основе германия. Повторить пункты 1.1 – 1.6 для диода mbrd835.

Задание 2.  Снять статическую вольтамперную характеристику (ВАХ) диода используя осциллограф

Э то наиболее быстрый и удобный способ исследования ВАХ, непосредственно наблюдая ее на экране осциллографа.

2.1. Собрать схему, приведенную на рис.3.3.

2.2. Получить на экране осциллографа изображение ВАХ. Для этого: на выходе генератора установить треугольный сигнал с амплитудой 10В, частотой 10Гц и скважностью 50% .   

Осциллограф поставить в режим В/А. При таком подключении координата точки луча по горизонтальной оси осциллографа будет пропорциональна напряжению, подаваемому на А-вход, а по вертикальной – току через диод. Поскольку напряжение в вольтах на резисторе 1 Ом численно равно току через диод в амперах (I=U/R=U/1=U), по вертикальной оси можно непосредственно считывать значения тока. Это и позволит получить вольтамперную характеристику непосредственно на экране осциллографа. Таким образом, ток и напряжение в каждой точке ВАХ вычисляются из соотношений: I = Y K_y.канВ , U= X K_y.канА , где Y, X&nb– координата точки луча, в делениях шкалы осциллографа; K_y.канА , K_y.канВ – масштабные множители осциллографа по оси Y каналов А и В, причем в размерности множителя канала В K_y.канВ 1мВ соответствует 1мА.

Подобрать значения K_y.канА , K_y.канВ так, чтобы луч не выходил за пределы экрана, а изображение ВАХ было по возможности максимальным. Осевые линии на сетке экрана совпадают с осями ВАХ.

2.3. Снять статическую ВАХ диода в режиме большого сигнала, когда амплитуда сигнала превышает максимальное допустимое обратное напряжение т.е. Um>|Uобр.max|. 

Установить на выходе генератора треугольный сигнал с амплитудой 40В, смещением –10В, частотой 1Гц и получить на экране осциллографа изображение ВАХ (рис.3.4.).

Рис.3.4.

Зарисовать в отчет статическую ВАХ с нанесением по осям координат масштабов соответствующих значениям токов и напряжений. Определить максимальное допустимое обратное напряжение (Uобр.max=__).

2.4. Снять статическую ВАХ диода на основе германия mbrd835 в режиме малого сигнала. Установить на выходе генератора треугольный сигнал с амплитудой 5В, смещением 0В, частотой 1Гц и получить на экране осциллографа изображение ВАХ (рис.3.5.).

Рис.3.5.

Обратите внимание на изгиб ВАХ. Измерьте и запишите в отчет величину напряжения изгиба для диода на основе германия mbrd835 (U_изг.Ge=__ ). Напряжение изгиба определяется из вольтамперной характеристики диода, смещенного в прямом направлении, для точки, где характеристика претерпевает резкий излом.

Рис.3.6.

Повторить задание для диода (рис.3.6) на основе кремния 1N914 (U_изг.Si=__).

Рис.3.7.

2.5. Исследовать начальный участок обратной ветви ВАХ диодов на основе Ge и Si по схеме на рис.3.7. Установить на выходе генератора треугольный сигнал с амплитудой 5В, смещением 0В, частотой 1Гц и получить на экране осциллографа изображение ВАХ.

Измерить величины обратных токов (I_{обр. Ge} =__ , I_{обр. Si} =__).

Задание 3. Исследовать статическую вах стабилитрона

Рис.3.8.

 3.1. Собрать схему (рис. 3.8.). Установить на выходе генератор треугольный сигнал с амплитудой 25В, смещением –10В, частотой 1Гц и получить на экране осциллографа изображение ВАХ

3.2. Зарисовать в отчет статическую ВАХ с нанесением по осям координат масштабов соответствующих значениям токов и напряжений. Показать на ВАХ рабочий участок и определить напряжение стабилизации (U_ст=__). Для получения более детального изображения ВАХ на экране осциллограф перевести в режим увеличенного экрана –Expand.

3.3. Рассчитать дифференциальное сопротивление стабилитрона (R_диф=__) на середине рабочего участка.

Задание 4. Исследовать работу параметрического стабилизатора напряжения (рис.3.9.)

4.1. собрать схему для исследования параметрического стабилизатора напряжения (рис.3.10.).

4.2. Измерить напряжение V2 на выходе схемы и токи во всех ветвях A1, A2, A3 при различных сопротивлениях нагрузки Rn. Результаты измерений занести в таблицу 3.

Таблица 3.

Rn(кОм)	∞	2	1	0,5	0,3	0,1
V2(B)
а1(мА)
А2(мА)
А3(мА)

4.3. Построить нагрузочную характеристику U_вых=F(Rn). Определить интервал значений сопротивлений Rn при которых схема успешно стабилизирует выходное напряжение.

Задание 5. Исследовать работу выпрямителя

Рис.3.11.

5.1. Собрать схему (рис.3.11)однополупериодного выпрямителя.

Зарисовать временные диаграммы:1. Входного напряжения; 2. Выходного напряжения; 3. Напряжения на диоде (как разницу входного и выходного).

Обьяснить процесс однополупериодного выпрямления.

Рис.3.12.

5.2. Собрать схему (рис.3.12) двухполупериодного выпрямителя.

Зарисовать временные диаграммы:1. Входного напряжения; 2. Выходного напряжения.

Показать на схеме направления токов протекающие в положительный и отрицательный полупериоды через сопротивление нагрузки.