Введение
Цель работы – исследование основных характеристик полупроводникового выпрямительного диода.
Постановка задачи:
Необходимо собрать схему для диода 1N4149 и замерить напряжение при прямом и обратном направлении при помощи мультиметра. Используя полученные значения вычисляем значение тока для каждого из 2-х случаев.
Необходимо построить прямую и обратную ветвь ВАХ для ранее используемого диода и, постепенно меняя значение источника тока, снять измерения и посчитать Rc. На основе полученных измерений построим графики Iпр(Uпр) и Iоб(Uоб). Посчитать Rд в рабочих точках Iпр = 4 мА, Iпр = 0,4 мА, Iпр = 0,2 мА и в точке Uобр = -5В.
Определить напряжение изгиба.
Собрать схему для ранее используемого диода и, с использованием осциллографа, измерить величину изгиба
Написать выводы о проделанной работе
1 РАБОТА С МУЛЬТИМЕТРОМ
Задача: собрать схему для измерения напряжения в прямом и обратном направлении и схему для измерения тока на диоде в прямом и обратном направлении при помощи мультиметра для заданного диода. Записать напряжение при прямом смещении, затем при обратном. Вычислить ток диода для каждого направления.
Собранные схемы с показателями мультиметра представлены на рисунках 1.1, 1.2, 1.3, 1.4.
Рисунок 1.1 – Схема для измерения напряжения в прямом направлении
Рисунок 1.2 – Схема для измерения напряжения в обратном направлении
Рисунок 1.3 – Схема для измерения тока в прямом направлении
Рисунок 1.4 – Схема для измерения тока в обратном направлении
Все значения представлены в таблице 1.
Таблица 1 — Значения
|
Прямое |
Обратное |
U, мВ |
668.1 |
-5000 |
I, мА |
4.33 |
0 |
Расчеты
производились по формуле
,
где E
– мощность источника тока, U
– напряжение цепи и R
– сопротивление резистора.
2 ПОСТРОЕНИЕ ВЕТВЕЙ ВАХ
Задача: построить прямую ветвь ВАХ, собрав схему для измерения тока и напряжения на диоде при помощи амперметра и вольтметра для диода 1N4149. Записать значение тока и напряжения в точках 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. Вычислить для них сопротивление. Построить график.
Примеры схем для прямого направления представлен на рисунках 2.1 и 2.2.
Рисунок 2.1 – Схема для измерения напряжения на диоде при помощи амперметра и вольтметра
Рисунок 2.2 — Схема для измерения напряжения на диоде при помощи амперметра и вольтметра
Всё значения, полученный в ходе выполнения задачи, представлены в таблице 2.
Таблица 2 — Значения
E, B |
Iпр, мА |
Uпр, мВ |
Rс, Ом |
5 |
4.3320 |
668.1 |
154 |
4 |
3.3460 |
653.5 |
195 |
3 |
2.3630 |
636.7 |
269 |
2 |
1.3850 |
615 |
444 |
1 |
0.4233 |
576.7 |
1362 |
0.9 |
0.3305 |
569.5 |
1723 |
0.8 |
0.2396 |
560.4 |
2339 |
0.7 |
0.1521 |
547.9 |
3602 |
0.6 |
0.0721 |
527.9 |
7323 |
0.5 |
0.0146 |
485.4 |
33292 |
0.4 |
0.0009 |
399.1 |
442461 |
0.3 |
0.0003 |
299.7 |
966774 |
0.2 |
0.0002 |
199.8 |
999000 |
0.1 |
0.0001 |
99.9 |
999000 |
0 |
0 |
0 |
- |
Расчёт
значений сопротивления происходил по
формуле
.
Сам же график представлен на рисунке 2.3
Р
исунок
2.3
– График прямой ВАХ
Точка изгиба примерно составляет примерно 547,9 мВ.
3 ОБРАТНАЯ ВЕТВЬ ВАХ
Задача: построить обратную ветвь ВАХ, собрав схему для измерения тока и напряжения на диоде при помощи амперметра и вольтметра для диода 1N4149. Записать значение тока и напряжения в точках 0 В, -4 В, -5 В, -6 В, -10 В, -15 В и далее для точек пробивного напряжения. Вычислить для них сопротивление. Построить график и определить напряжение изгиба.
Примеры схем обратной ветви ВАХ можно наблюдать на рисунках 3.1 и 3.2.
Рисунок 3.1 – Схема обратной ветви ВАХ
Рисунок 3.1 – Схема обратной ветви ВАХ с точкой пробивного напряжения
Точка пробивного напряжения равна -100,5 В.
Всё значения, полученный в ходе выполнения задачи, представлены в таблице 3.
Таблица 3 — Значения
E, B |
Iоб, мА |
Uоб, В |
R, кОм |
0 |
0 |
0 |
- |
-4 |
-0.003996 |
-4 |
1000 |
-5 |
-0.004995 |
-5 |
1000 |
-6 |
-0.005994 |
-5.99 |
1000 |
-10 |
-0.00999 |
-9.99 |
1000 |
-15 |
-0.01498 |
-14.98 |
1000 |
-100 |
-0.0999 |
-99.9 |
1000 |
-100.3 |
-0.1002 |
-100.2 |
1000 |
-100.6 |
-0.1146 |
-100.5 |
877 |
-100.9 |
-0.3396 |
-100.6 |
296 |
-101.2 |
-0.6174 |
-100.6 |
163 |
-101.5 |
-0.9037 |
-100.6 |
111 |
Расчёт
значений сопротивления происходил по
формуле
.
График можно наблюдать на рисунке 3.3
Р
исунок
3.3
– график обратной ВАХ
Проанализировав график на рисунке 3.3 можно предположить, что напряжение изгиба составляет примерно -100,5 В.
Также необходимо посчитать сопротивление в некоторых рабочих точках, сами расчеты представлены ниже.
Iпр=
4 мА,
Iпр=
0,4 мА,
Iпр=
0,2 мА,
Uпр=
-5 В,
4 ВАХ НА ОСЦИЛЛОГРАФЕ
Задача: Собрать схему для исследования ВАХ диода при помощи осциллографа. Схема представлена на рисунке 4.1.
Рисунок 4.1 – Схема для исследования ВАХ при помощи осциллографа
Исходя из показаний осциллограф можно понять, что измерения были проведены верно. Сам осциллограф представлен на рисунке 4.2
Р
исунок
4.2 – ВАХ диода, полученная с помощью
осциллографа
Точка изгиба примерно составляет примерно 551 мВ.
Заключение
В проделанной работе были проведены опыты с диодом 1N4149, измерены Uпр, Iпр, Uоб, Iоб, также измерены ВАХ для прямого и обратного подключения батареи при разных напряжениях на клеммах. Согласно измерениям, построены графики Iпр(Uпр) и Iоб(Uоб). Наглядным образом собрана схема для измерения U изгиба. Также посчитана теоретическим путём U изгиба для схемы. Вычислили значения Rд для каждой рабочей точки: 15 Ом, 78 Ом, 143 Ом, 1000 кОм. Нашли напряжение пробоя: -100,5 В.