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
2
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
3
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 I пр(об )=( E−U пр(об )), где E –
R
мощность источника тока, U – напряжение цепи и R – сопротивление резистора.
4
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.
5
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 Rс= UI . Сам же график представлен на рисунке 2.3
6
|
|
|
|
Прямое |
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
мА |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Iпр, |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
100 |
200 |
300 |
400 |
500 |
600 |
700 |
800 |
|
|
|
|
|
Uпр, мВ |
|
|
|
|
Рисунок 2.3 – График прямой ВАХ
Точка изгиба примерно составляет примерно 547,9 мВ.
7
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.
8
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 R= UI . График можно наблюдать на рисунке 3.3
Обратное
Iоб, мА
|
|
|
|
|
|
0 |
-120 |
-100 |
-80 |
-60 |
-40 |
-20 |
-0,1 0 |
|
|
|
|
|
|
-0,2 |
|
|
|
|
|
|
-0,3 |
|
|
|
|
|
|
-0,4 |
|
|
|
|
|
|
-0,5 |
|
|
|
|
|
|
-0,6 |
|
|
|
|
|
|
-0,7 |
|
|
|
|
|
|
-0,8 |
|
|
|
|
|
|
-0,9 |
|
|
|
|
|
|
-1 |
|
|
|
Uоб, В |
|
|
|
Рисунок 3.3 – график обратной ВАХ
9
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, Rд= |
U |
= |
668 ,1−653 ,5 =15 Ом |
|
|
|||||
|
I |
|
4,332−3,346 |
|
|
|
||||
Iпр= 0,4 мА, Rд= |
|
U |
= |
576 ,7−569 ,5 |
=78 |
Ом |
|
|||
|
I |
0,4233−0,3305 |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|||||
Iпр= 0,2 мА, Rд= |
∆U |
= |
560 ,4−547 ,9 |
|
=143 Ом |
|||||
∆ I |
0,2396−0,1521 |
|||||||||
|
|
|
|
|
||||||
Uпр= -5 В, Rд= ∆U |
= |
|
−5,994 |
−(−3,996) |
|
=1000 кОм |
||||
−0,005994 |
−(−0,003996) |
|||||||||
∆ I |
|
|
||||||||
10