Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«Национальный исследовательский Томский политехнический Университет»

Инженерная школа энергетики

Отделение электроэнергетики и электротехники

Направление: 13.03.02 Электроэнергетика и электротехника

Определение основных параметров диодов и стабилитрона по вольт-амперным характеристикам

Лабораторная работа №1

по дисциплине:

Электроника 1.1

Выполнил: :
студент гр. 5А03			Шкарпетин А.С.		26.09.2022
Проверил:
доцент ОЭЭ ИШЭ			Воронина Н.А.

Томск – 2022

Цель работы: изучение основных свойств диодов и стабилитрона и определение их параметров по вольтамперным характеристикам.

Общие сведения

Диоды и стабилитроны представляют собой полупроводниковые приборы с одним электронно-дырочным переходом (р-n-переходом). Простейшими неуправляемыми силовыми ключами являются полупроводниковые диоды, использующие вентильное свойство p-n-перехода, т.е. пропускающие ток в одном направлении и практически не пропускающие его в другом направлении. Одним из замечательных свойств p-n-перехода является вентильное свойство, т.е. способность его изменять свое сопротивление протекающему под действием напряжения внешнего источника току в зависимости от направления этого тока.

Причем разница сопротивлений при прямом и обратном направлении тока может быть настолько велика, что в ряде случаев, например, для силовых диодов, можно считать, что ток протекает через диод только в одном направлении – прямом, а в обратном направлении ток настолько мал, что им можно пренебречь. Прямое направление – это когда электрическое поле внешнего источника направлено навстречу электрическому полю p-n-перехода, а обратное – когда направления этих электрических полей совпадают. Полупроводниковые диоды, использующие вентильное свойство p-n-перехода, называются выпрямительными диодами и широко используются в различных устройствах для выпрямления переменного тока.

Силовые диоды характеризуются системой статических, динамических и предельных параметров.

К статическим параметрам относятся:

 статическое сопротивление диода ;

 номинальное значение прямого тока ;

 номинальное значение обратного тока ;

 номинальное значение обратного напряжения ;

 номинальное значение прямого падения напряжения ;

 напряжение отсечки ;

Основные статические параметры диодов и стабилитронов, такие как пороговое напряжение , прямое падение напряжение , дифференциальное сопротивление , обратный ток , напряжение стабилизации стабилитрона , можно определить по вольтамперной характеристике, снятой на постоянном или медленно изменяющемся токе.

К динамическим параметрам относятся:

 дифференциальное сопротивление ;

 скорость нарастания прямого тока ;

 скорость нарастания обратного напряжения ;

 время восстановления обратного напряжения ;

 предельная частота .

Динамические параметры определяются в переходных режимах работы диода. Переключение диода из закрытого состояния в открытое происходит не мгновенно. Это можно наблюдать на экране осциллографа, если приложить к диоду напряжение прямоугольной формы высокой частоты.

Диоды Шотки используют переход металл-полупроводник в качестве барьера Шотки (вместо p-n-перехода, как у обычных диодов). Барьер Шотки имеет меньшую электрическую ёмкость перехода, что позволяет заметно повысить рабочую частоту. В силовой электронике малое время восстановления позволяет строить выпрямители на частоты в сотни кГц и выше. Отличие стабилитрона от выпрямительного диода заключается в относительно низком напряжении пробоя при обратном напряжении. Когда напряжение превышено, ток обратного направления возрастает (пробой Зенера). В выпрямительных диодах такой режим является аварийным, а стабилитрон, напротив, работает при таких условиях нормально, при условии, что обратный ток не превышает максимально допустимое значение .

Стабилитроны находят широкое применение в качестве источников опорного напряжения, в стабилизаторах напряжения, в качестве ограничителей напряжения и др.

Исследуемые схемы.

Рис.1 Схема для регистрации прямой (а) и обратной (б) ветвей ВАХ диодов

Рис.2 Монтажная схема

Рис.3 Принципиальная схема для регистрации ВАХ на переменном токе

Рис.4 Монтажная схема

Результаты исследований.

Таблица 1

, мА		2	5	10	20	30	40
, В	КД226	0,60	0,64	0,67	0,69	0,71	0,72
	КД522	0,61	0,67	0,71	0,76	0,78	0,80
	1N5819	0,20	0,23	0,25	0,27	0,28	0,29

Таблица 2

, В		0	2	5	10	20	25	30
,	КД226	0	0	0	0	0	0	0
мА	КД522	0	0	0	0	0	0	0
	1N5819	0	1,20	1,50	2,00	3,00	3,70	4,00

Таблица 3

	0	3,5	5	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
	0	0,65	0,66	0,68	0,7	0,72	0,72	0,73	0,74	0,74	0,75	0,75	0,76

Таблица 4

, мА	100	90	80	70	60	50	40	30	20	10	5	3,5	0
КС456	6,3	6,3		6,2	6,1	6,1	6,1	6	6	5,9	5,9	5,8	0

Таблица 5

, В	0	3,5	5	10	-	6	6,2	6,3
, мА	0	5,8	5,9	5,9	-	30	80	100

Рис.5 ВАХ диодов

Рис.6 ВАХ стабилитрона