Лабораторная работа №6 исследование выпрямительных диодов и стабилитронов

Цель работы: Ознакомиться с основными параметрами выпрямительных диодов и стабилитронов и снять их вольт-амперные характеристики.

1.Основные теоретические положения

Полупроводниковый выпрямительный диодпредставляет собой полупроводниковый прибор, имеющий два внешних вывода, называемыханоднымА икатоднымК и предназначенный длявыпрямленияпеременного тока промышленной частоты. Способность к выпрямлению обусловлена изменением сопротивления диода при изменении полярности напряжения, прикладываемого к диоду. Припрямом напряжении(плюс к анодному выводу, минус к катодному) сопротивление диода близко к нулю (рис.1, а). При приложенииобратного напряжения(к анодному выводу минус, к катодному плюс), диод обладает сопротивлением близким к бесконечности (рис.1, б).

Основным конструктивным элементом диода является кристалл примесного полупроводника с созданным в нем электронно-дырочным переходом(рис 2, а), на этом же рисунке показано условное обозначение выпрямительного диода.

Вольт-амперная характеристика(ВАХ) полупроводникового выпрямительного диода, представляющая собой зависимость тока протекающего через диод от напряжения приложенного в диоду (рис. 2, б) имеет две ветви: прямую, расположенную в первом квадранте и соответствующую проводящему состоянию диода и обратную, расположенную в третьем квадранте и соответствующую непроводящему состоянию.

Прямая ветвь характеризуется допустимым средним значением прямого тока , который лимитируется допустимым нагревом электронно-дырочного перехода, и максимальным прямым падением напряжения, соответствующим допустимому среднему значению прямого тока.

Обратная ветвь характеризуется допустимым обратным напряжением , которое выбирается меньше пробивного напряженияс необходимым запасом, и максимальным обратным током, соответствующим допустимому обратному напряжению и определенным при температуреС.

Иногда оказывается удобным характеризовать свойства диода при прямом и обратном включении значением сопротивления по постоянному току, которое определяется как отношение напряжения к току в данной точке ВАХ (точка 1 на рис. 2, б).

Промышленностью выпускаются германиевыеикремниевыедиоды. Преимущества кремниевых диодов: малые обратные токи, возможность использования при более высоких температурах и больших обратных напряжениях, большие допустимые плотности прямого тока (60-80против 20-40у германиевых). Преимущества германиевых диодов: малое падение напряжения при пропускании прямого тока (0,3-0,6В против 0,8-1,2В у кремниевых).

Для сохранения работоспособности германиевого диода его температура не должна превышать . Кремниевые диоды могут работать при температуре до.

Стабилитрон представляет собой кремниевый диод, предназначенный длястабилизации напряжения. Нормальным режимом работы стабилитрона является работа при обратном напряжении, соответствующем обратимому пробоюp-n-перехода (участок 1,2 ВАХ, приведенный на рис. 3, б).

Условное обозначение стабилитрона на схеме показано на рис.3, а. Одним из основных параметров стабилитрона является напряжение стабилизации- это падение напряжения на стабилитроне на рабочем участке (участок 1,2 ВАХ, приведенной на рис. 3, б).

Другим важным параметром стабилитрона является его минимальный ток стабилизации- это наименьший ток при котором наблюдается эффект стабилизации (точка 1). Участок обратной ветви ВАХ, заключенный междуи, является рабочим участком стабилитрона. Значение минимального токаограничено нелинейным участком характеристики стабилитрона, значение максимального тока стабилизации- допустимой температурой полупроводника. Напряжение стабилизации современных стабилитронов лежит в пределах 1 – 1000 В,мА,мА.

На рис. 3, в изображена схема простейшего параметрического стабилизатора напряжения, в которой стабилитрон включают параллельно нагрузочному резистору. Последовательно со стабилитроном для создания требуемого режима работы включают балластный резистор.