Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования
ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)
Кафедра комплексной информационной безопасности электронновычислительных систем (КИБЭВС)
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЫПРЯМИТЕЛЬНОГО ДИОДА Отчет по лабораторной работе №1
по дисциплине «Электроника и схемотехника»
Студент гр. 7х3-х
_______ ххххххх
27.11.2024
Руководитель Преподаватель КИБЭВС
_______ ххххххх
27.11.2024
Томск 2024
Введение
Целью работы является исследование основных характеристик полупроводникового выпрямительного диода.
Постановка задачи:
1.Собрать схемы для диода 1N4150, измерить значения прямого и обратного напряжения. Вычислить ток диода при прямом и обратном смещении;
2.Собрать схему для измерения напряжения и силы тока, построить прямую и обратную ветви ВАХ по измеренным значениям найти Rc. Построить графики Iпр(Uпр) и Iоб(Uоб);
3.Рассчитать Rд в рабочих точках Iпр = 4 мА, Iпр = 0,4 мА, Iпр = 0,2 мА и в точке Uоб = -5 В;
4.Построить схему для исследования ВАХ при помощи осциллографа и
измерить величину напряжения изгиба для определения ВАХ; 5. Написать выводы о проделанной работе.
2
1 ОПИСАНИЕ РАБОТЫ С МУЛЬТИМЕТРОМ
Схемы были собраны с использованием системы моделирования
Electronics Workbench.
На рисунке 1.1 и 1.2 изображены схемы, измерений прямого и обратного напряжений, соответственно.
Рисунок 1.1 – Прямое напряжение
Рисунок 1.2 – Обратное напряжение
Iпр и Iоб рассчитываются по формулам 1.1 и 1.2, соответственно.
3
|
|
I пр= |
E−U пр |
; |
(1.1) |
|||
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
R |
|
||
|
I пр= |
E−U об |
; |
(1.2) |
||||
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
R |
|
||
Исходя из формул 1.1 и 1.2, значения Iпр и Iоб: |
|
|||||||
I пр= |
5−0,6929 |
|
=0,0043071 A=4,3071 мА; |
|
||||
1000 |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I об=−10005+5 =0 A ;
Для экспериментального измерения силы тока, была собрана схема (рисунок 1.3), показывающая величину прямого тока, а на рисунке 1.4 представлена схема, показывающая величину обратного тока.
Рисунок 1.3 – Прямой ток
Рисунок 1.4 – Обратный ток
4
Измерение силы тока показало, что теоретические данные сходятся с экспериментальными.
5
2 ПОСТРОЕНИЕ ВЕТВЕЙ ВАХ
Для вычисления силы тока и напряжения при разных значениях ЭДС, была построена схема, изображенная на рисунке 2.1, на ней E = 5 В, на рисунках 2.2 и 2.3: Е = 4 В и E = 3 В, соответственно. На рисунках 2.4, 2.5 и 2.6 изображены измерения схем при E = -4 В, E = -5 В, E = -6 В.
Рисунок 2.1 – Схема при Е = 5 В
Рисунок 2.2 – Схема при Е = 4 В
6
Рисунок 2.3 – Схема при Е = 3 В
Рисунок 2.4 – Схема при Е = -4 В
Рисунок 2.5 – Схема при Е = -5 В
7
Рисунок 2.6 – Схема при Е = -6 В В таблице 2.1 показаны измерения прямой силы тока и напряжения, а
также значение Rc, рассчитанное по формуле 2.1. В таблице 2.2 показаны измерения обратной силы тока, напряжения и расчетное значение Rc.
Rc=U |
(2.1) |
I |
8
Таблица 2.1 – Прямое направление схемы
Е, В |
Uпр, мВ |
Iпр, мА |
Rc, Ом |
|
|
|
|
5 |
697,1 |
4,303 |
162,003254 |
|
|
|
|
4 |
689,4 |
3,311 |
208,215 |
|
|
|
|
3 |
679,2 |
2,321 |
292,6325 |
|
|
|
|
2 |
663,9 |
1,336 |
496,9311 |
|
|
|
|
1 |
629,7 |
0,3703 |
1700,513 |
|
|
|
|
0,9 |
622,2 |
0,2778 |
2239,7408 |
|
|
|
|
0,8 |
612 |
0,188 |
3255,3191 |
|
|
|
|
0,7 |
596,4 |
0,1036 |
5756,7568 |
|
|
|
|
0,6 |
566,7 |
0,0333 |
17018,01802 |
|
|
|
|
0,5 |
497,3 |
0,002735 |
181828,1536 |
|
|
|
|
0,4 |
399,5 |
0,000451 |
885809,3126 |
|
|
|
|
0,3 |
299,7 |
0,000301 |
995681,06312 |
|
|
|
|
0,2 |
199,8 |
0,0002 |
999000 |
|
|
|
|
0,1 |
99,9 |
0,0001 |
999000 |
|
|
|
|
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
|
|
9
Таблица 2.2 – Обратное направление схемы
Е, В |
Uпр, В |
Iпр, мкА |
Rc, Ом |
|
|
|
|
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
|
|
-4 |
-3,996 |
-3,996 |
1000000 |
|
|
|
|
-5 |
-4,995 |
-4,995 |
1000000 |
|
|
|
|
-6 |
-5,994 |
-5,994 |
1000000 |
|
|
|
|
-10 |
-9,99 |
-9,99 |
1000000 |
|
|
|
|
-15 |
-14,98 |
-14,98 |
1000000 |
|
|
|
|
-70 |
-69,93 |
-69,93 |
1000000 |
|
|
|
|
-71 |
-70,62 |
-375,3 |
188169,4644 |
|
|
|
|
-80 |
-70,72 |
-9278 |
7622,3324 |
|
|
|
|
-90 |
-70,75 |
-19250 |
3675,3247 |
|
|
|
|
-100 |
-70,77 |
-29230 |
2421,1427 |
|
|
|
|
-101 |
-70,78 |
-30230 |
2341,3827 |
|
|
|
|
-102 |
-70,78 |
-31230 |
2266,4105 |
|
|
|
|
-103 |
-70,78 |
-32220 |
2196,7722 |
|
|
|
|
-105 |
-70,78 |
-34220 |
2068,3811 |
|
|
|
|
По формуле для вычисления Rд (2.2) были вычислены значения при Iпр =
4; 0,4; 0,2 мА и Uобр = -5 В. |
|
|
|
|
|
du |
|
∆U |
|
(2.2) |
|
Rд=dI |
= |
∆I |
; |
||
|
Rд(4 мА)≈697 ,1−689,4 = 7 ,7 =7,7621Ом; 4,303−3,311 0,992
Rд(0,4 мА)≈ 663,9−629 ,7 = 34 ,2 =35,4147Ом; 1,336−0,3703 0,9657
Rд(0,2 мА)≈ 622 ,2−612 = 10,2 =113,5857 Ом; 0,2778−0,188 0,0898
10