Описание экспериментальной установки

Схема установки, предназначенной для изучения вольтамперной характеристики германиевого диода типа Д7Ж при его прямом включении, представлена на рис. 2. Источником тока является выпрямитель ИЭПП-2. Напряжение на диод подается с потенциометра и измеряется цифровым вольтметром В7-22А. Сила тока измеряется миллиамперметром, имеющим шкалы на 50, 100 и 200 мА.

Рис. 2

При исследовании зависимости силы обратного тока от напряжения на диоде используется установка, схема которой показана на рис. 3. Здесь в основном используются те же приборы, что и в схеме рис. 2, однако вместо миллиамперметра используется микроамперметр М265М. При этом следует обратить внимание на изменение включения диода и вольтметра.

Рис. 3

На рис. 4, а приведена схема цепи, предназначенной для наблюдения осциллограммы переменного напряжения на выходе источника тока (12 В), а также осциллограммы выпрямленного диодом напряжения (однополупериодное выпрямление).

а) б)

Рис. 4

Так называемая мостовая схема двухполупериодного выпрямления показана на рис. 4, б. Для наблюдения осциллограммы выпрямленного напряжения осциллограф подключается к нагрузке диодного моста R..

В работе используется осциллограф С1-73, в котором предусмотрен каскадный делитель входного напряжения; его рукоятка расположена слева от экрана. Скорость пробегания луча вдоль горизонтальной оси (развертка) регулируется рукояткой, расположенной с правой стороны от экрана осциллографа. Получение неподвижной осциллограммы достигается плавным поворотом рукоятки «стабильн,», которая находится в нижней части передней панели осциллографа.

Измерения и обработка результатов

Упражнение 1. Изучение вольтамперной характеристики полупроводникового диода в режимах прямого и обратного включений.

Соберите установку по схеме, приведенной на рис. 2. Исследуйте зависимость силы прямого тока I от приложенного к диоду напряжения U, увеличивая его до тех пор, пока сила тока не достигнет 200 мА. (Рекомендуемый шаг изменения напряжения - 0,02 В). Для построения графика в полулогарифмических координатах вычислите натуральный логарифм для всех полученных значений силы тока. Результаты измерений и вычислений запишите в табл. 1.

Таблица 1

U

I

lnI

Затем соберите электрическую цепь по новой схеме, изображенной на рис. 3. При этом обратите внимание на отличие включения диода и вольтметра. Сила тока в этом случае измеряется микроамперметром со шкалой на 50 мкА.

Исследуйте зависимость силы обратного тока от приложенного к диоду напряжения в интервале от 0 до 10 В. Увеличивая напряжение на 2 В, каждый раз измеряйте силу тока. Результаты измерений запишите в таблицу 2..

Таблица 2

U
I

По данным двух таблиц постройте график зависимости силы тока через диод от приложенного напряжения. Силу прямого тока и прямое напряжение считайте положительными, а обратные – отрицательными. По оси абсцисс отложите напряжение в вольтах, а по оси ординат силу тока в миллиамперах (микроамперах). Рекомендуемый масштаб для прямого напряжения: 1 см – 0,1 В, для обратного: 1 см – 2 В. Масштаб для силы прямого тока: 1 см – 20 мА, обратного тока: 1 см – 10 мкА.

Вычислите сопротивление R диода при двух, существенно отличающихся, значениях силы прямого тока. Затем вычислите R по результатам измерений силы обратного тока и напряжения на диоде в области насыщения. Сравните полученные значения R..

Для того, чтобы проверить, удовлетворяют ли экспериментальные результаты при прямом включении диода теории p-n-перехода, постройте график зависимости lnI от U. При этом используйте данные табл.1.

Какой вывод следует из полученного графика?

Упражнение 2. Наблюдение осциллограмм выпрямленного напряжения.

Для наблюдения осциллограмм переменного тока при его однополупериодном выпрямлении соберите цепь по схеме, изображенной на рис. 4, а. При замкнутом ключе K пронаблюдайте осциллограмму переменного напряжения, формируемого на нагрузке источником тока. Затем ключ K разомкните, пронаблюдайте и зарисуйте осциллограмму напряжения, выпрямленного диодом.

В завершение работы соберите цепь по схеме, приведенной на рис. 4,б. Пронаблюдайте и зарисуйте осциллограмму напряжения, выпрямленного мостовой схемой соединения полупроводниковых диодов.