Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ» (ТУСУР)
Кафедра комплексной информационной безопасности электронно-вычислительных систем (КИБЭВС)
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЫПРЯМИТЕЛЬНОГО ДИОДА
Отчет по практической работе №1 по дисциплине «Электроника и схемотехника»
Вариант №1
Студент гр. 710-2 22.11.2021
Руководитель Преподаватель КИБЭВС
_______Семенов А.С __.__.2021
Томск 2021
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Цель работы: снятие и анализ вольтамперных характеристик
полупроводникового выпрямительного диода.
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
1.Собрать схемы для диода 1N4148, измерять значения прямого и обратного напряжения. Вычислить ток диода при прямом и обратном смещениях.
2.Собрать схему для измерения напряжения и силы тока, построить прямую и обратную ветви ВАХ по измеренным значениям, по графикам найти.
3.Рассчитать динамическое напряжение в рабочих точках.
4.Определить величину напряжения изгиба по осциллографу и сравнить с тем, которое получилось исходя из ветви BAX.
5.Написать выводы о проделанной работе.
2
1. ИЗМЕРЕНИЕ ПРЯМЫХ И ОБРАТНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ И
ВЫЧИСЛЕНИЕ ТОКА. ИЗМЕРЕНИЕ ТОКА И СРАВНЕНИЕ ЕГО С
ТЕОРЕТИЧЕСКИМИ ДАННЫМИ
Схемы собираются в компьютерной программе Electronics Workbench.
На рисунках 1.1 и 1.2 показаны схемы, с помощью которых производились измерения прямых и обратных значений напряжения.
Рисунок 1.1 - Измерение прямого напряжения
Рисунок 1.2 - Измерение обратного напряжения
3
Вычисление силы тока представлено на рисунке 1.3
Рисунок 1.3 - Вычисление силы тока Для экспериментального измерения силы тока, нужно собрать другую
схему. Схемы для измерения силы тока представлены на рисунках 1.4-1.5.
Рисунок 1.4 - Измерение прямого тока
4
Рисунок 1.5 - Измерение обратного тока Измерение силы тока показало, что теоретические данные сходятся с
экспериментальными
2. ПОЛУЧЕНИЕ BAX
Чтобы быстро узнать значения напряжения и силы тока при разных значений ЭДС, нужно собрать схему с амперметром и вольтметром, как указано на рисунке 2.1
Рисунок 2.1 - Схема для измерения
Последовательно значения ЭДС меняются на 5 В, 4 В, 3 В, 2 В, 1 В, 0,9 В, 0,8 В, 0,7 В, 0,6 В, 0,5 В, 0,4 В, 0,3 В, 0,2 В, 0,1 В, 0 В. Строится таблица 2.1,
5
в нее заносятся значения ЭДС, прямого тока, напряжения, статического
сопротивления
Таблица 2.1 - Результаты измерений и вычислений
ЭДС, В |
Uпр, мВ |
Iпр, мА |
Rc, Ом |
|
|
|
|
5 |
702 |
4,28 |
164,0186916 |
|
|
|
|
4 |
679,7 |
3,32 |
204,7289157 |
|
|
|
|
3 |
655,1 |
2,345 |
279,3603412 |
|
|
|
|
2 |
625,7 |
1,374 |
455,3857351 |
|
|
|
|
1 |
579,8 |
0,42 |
1380,47619 |
|
|
|
|
0.9 |
571,9 |
0,328 |
1743,597561 |
|
|
|
|
0.8 |
562,1 |
0,237 |
2371,729958 |
|
|
|
|
0.7 |
549 |
0,151 |
3635,761589 |
|
|
|
|
0.6 |
528,3 |
0,071 |
7440,84507 |
|
|
|
|
0.5 |
485,5 |
0,014 |
34678,57143 |
|
|
|
|
0.4 |
399,1 |
0,000902 |
442461,1973 |
|
|
|
|
0.3 |
299,7 |
0,00031 |
966774,1935 |
|
|
|
|
0.2 |
199,8 |
0,0002 |
999000 |
|
|
|
|
0.1 |
99,9 |
0,0001 |
999000 |
|
|
|
|
0 |
0 |
0 |
#ДЕЛ/0! |
|
|
|
|
Используя данные из таблицы, был построен график, изображенный на
рисунке 2.2.
6
Рисунок 2.2 - график зависимости по oX Uпр, по oY Iпр.
По графику можно увидеть напряжение изгиба. Оно находится в 11-й
точке и равно 579,8 мВ.
Строится обратная ветвь ВАХ. Последовательно устанавливаются значения источника питания: 0 В, -4 В, -5 В, -6 В, -10 В, -15 В, далее выбираются точки в зависимости от пробивного напряжения диода, для заданного вариантом, таким образом чтобы используя 10-15 точек была возможность построить более менее точную обратную ветвь ВАХ диода
Результаты измерений представлены на таблице 2.2
7
Таблица 2.2 - Результаты измерений
ЭДС, В |
Uобр, В |
|
Iобр, А |
|
Rс, Ом |
|
|
|
|
|
|
0 |
|
0 |
|
0 |
#ДЕЛ/0! |
|
|
|
|
|
|
-4 |
|
-3996 |
|
-0,003996 |
1000000 |
|
|
|
|
|
|
-5 |
|
-4995 |
|
-0,004995 |
1000000 |
|
|
|
|
|
|
-6 |
|
-5994 |
|
-0,005994 |
1000000 |
|
|
|
|
|
|
-10 |
|
-9990 |
|
-0,00999 |
1000000 |
|
|
|
|
|
|
-15 |
|
-14980 |
|
-0,01498 |
1000000 |
|
|
|
|
|
|
-50 |
|
-49950 |
|
-0,04995 |
1000000 |
|
|
|
|
|
|
-100 |
|
-99900 |
|
-0,0999 |
1000000 |
|
|
|
|
|
|
-101 |
|
-100600 |
|
-0,4281 |
234991,8243 |
|
|
|
|
|
|
-102 |
|
-100600 |
|
-1,378 |
73004,35414 |
|
|
|
|
|
|
-103 |
|
-100700 |
|
-2,348 |
42887,56388 |
|
|
|
|
|
|
-104 |
|
-100700 |
|
-3,323 |
30303,94222 |
|
|
|
|
|
|
-105 |
|
-100700 |
|
-4,3 |
23418,60465 |
|
|
|
|
|
|
Методом подбора пробивного напряжения был получен результат в 105 В.
Используя данные из таблицы, был построен график, изображенный на рисунке 2.2.
8
Рисунок 2.3 - Обратная ветвь BAX-диода
Так же в процессе работы было вычислено динамическое сопротивления в следующих рабочих точках: Iпр = 4 мА; Iпр = 0,4 мА; Iпр = 0,2 мА; Uобр = -5 В. Для вычислений применялась формула, изображенная на риунке 2.3.
Рисунок 2.3 - Формула
На рисунке 2.4 изображены вычисления.
9
Рисунок 2.4 - Вычисления
3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ ИЗГИБА
Собирается схема, изображенная на рисунке 3.1, и определяется
напряжение изгиба.
Рисунок 3.1 - Напряжение изгиба
10