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 электронно-вычислительных систем (КИБЭВС)

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЫПРЯМИТЕЛЬНОГО ДИОДА

Отчет по лабораторной работе №1

по дисциплине «Электроника и схемотехника»

Вариант №7

С тудент гр. 714-1

_______ И.С. Максимов

__.__.2025

Руководитель

старший преподаватель каф. КИБЭВС

_______ А.С. Семенов

__.__.2025

Введение

Цель работы – снятие и анализ вольтамперных характеристик полупроводникового выпрямительного диода.

Постановка задачи:

1. Получить значения напряжений на диоде при прямом и обратном смещениях при помощи мультиметра и вычислить ток диода при прямом и обратном смещениях.

2. Получить значение тока диода при прямом и обратном смещениях.

3. Построить прямую ветви ВАХ диода и получить значения Uпр, Iпр, вычислить Rc при последовательном установлении значений источника питания от 5 до 0 В.

4. Построить обратную ветвь ВАХ диода и получить значение Uоб, Iоб, вычислить Rc при последовательном установлении значений источника питания от 0 до -15 В с учетом пробивного напряжения диода.

5. Построить графики Iпр(Uпр) и Iоб(Uоб) по полученным данным.

6. Вычислить Rд в рабочих точках Iпр = 4 мА, Iпр = 0,4 мА, Iпр = 0,2 мА и в точке Uобр = -5 В.

7. Определить напряжение изгиба по ВАХ.

8. Определить напряжение изгиба с помощью осциллографа.

1. ОПИСАНИЕ РАБОТЫ С МУЛЬТИМЕТРОМ

Рисунок 1.1 – Показания мультиметра

Рисунок 1.2 – Показания мультиметра

Вычисление тока диода:

Iпр = (E-Uпр)/R = (5-0.651)/1000 = 0.004349A = 4.349мА

Iоб = (E-Uоб)/R = (-5-(-5))/1000 = 0А

Ток на диоде при прямом смещении: Iпр = 4,3490мА

Рисунок 1.3 – Показания мультиметра

Ток на диоде при прямом смещении: Iпр = 4,3490мА

Рисунок 1.4 – Показания мультиметра

Ток на диоде при обратном смещении: Iоб = 0А.

2. ПОСТРОЕНИЕ ВАХ СИСТЕМЫ

Схема с источником питания в 5 В выглядит следующим образом:

Рисунок 2.1 – Прямая ветвь ВАХ при E = 5 В

В таблице 2.1 представлены значения Uоб, Iоб и вычисленное Rс при установлении значений источника питания: 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.

Таблица 2.1- ВАХ при прямом смещении

E, В	Uпр	Iпр	Rс, Ом
5	651мV	4.349мА	0,14968 ОМ
4	640.3мV	3.360мА	0,19056 ОМ
3	627.4мV	2.373мА	0,26439 ОМ
2	609.6мV	1.390мА	0,43856 ОМ
1	575.1мV	424.9мкА	1,34055 ОМ
0,9	568.3мV	331.7мкА	1,71329 ОМ
0,8	559.6мV	240,4мкА	2,32778 ОМ
0,7	547.4 мV	152.6мкА	3,58715 ОМ
0,6	527.7мV	72.3мкА	7,29875 ОМ
0,5	485.4мV	14.6мкА	33,24657 ОМ
0,4	399.1мV	0.902мкА	442,46119 ОМ
0,3	299.7мV	0.31мкА	966,77419 ОМ
0,2	199.8мV	0.2мкА	999,000 ОМ
0,1	99.9мV	0.1мкА	999,000 ОМ
0	0	0	0

В таблице 2.2 представлены значения Uоб, Iоб и вычисленное Rс при установлении значений источника питания:0, -4 В, -5 В, -6 В, -10 В, -15 В, -30 В, -45 В, -60 В, -75 В, -90 В, -101 В, -101,1 В, -101,2 В, -101,3 В, -101.4 В, -101.5 В , -101.6 В.

Рисунок 2.3 - Обратная ветвь ВАХ при Е=-4 В

Таблица 2.2 – ВАХ при обратном смещении

E, В	Uобр	Iобр	Rc, Ом
0	0	0	0
-4	-3.996V	-3.996мкА	1*10^6
-5	-4.995V	-4.995мкА	1*10^6
-6	-5.994V	-5.994мкА	1*10^6
-10	-9.99V	-9.99мкА	1*10^6
-15	-14.98V	-14.98мкА	1*10^6
-30	-29,97V	-29,97мкА	1*10^6
-45	-44.95V	-44.95мкА	1*10^6
-60	-59.94V	-59.94мкА	1*10^6
-75	-74.92V	-74.92мкА	1*10^6
-90	-89.91V	-89.91мкА	1*10^6
-101	-99.90V	-99.90мкА	1*10^6
-101,1	-100.6V	-431.7мкА	0,23*10^6
-101,2	-100.6V	-524.9мкА	0,19*10^6
-101,3	-100.6V	-619.4мкА	0,16*10^6
-101,4	-100.6V	-714.6мкА	0,14*10^6
Продолжение таблицы 2.2
E, В	Uобр	Iобр	Rc, Ом
-101,5	-100.6V	-810.5мкА	0,12*10^6
-101,6	-100.6V	-906.8мкА	0,11*10^6
-101,7	-100.6V	-1.003мА	100,29*10^3

Рисунок 2.4 – График прямой ветви ВАХ

Рисунок 2.5 – График обратной ветви ВАХ

Вычисление Rд диода:

Rд1 = dU/dI = (651-640.3)/(4.349-3.360)/ = 10.82 Ом

Rд2 = dU/dI = (575.1-568.3)/( 0.4249-0.3317) = 69.89 Ом

Rд3 = dU/dI = (559.6-547.4)/(0.2404-0.1526) = 138.95 Ом

Rд4 = dU/dI = (-4.995-5.994)/(-4.995*10^(-6)-5.994*10^(-6)) = 1 МОм

Проанализировав график прямой ветви ВАХ на рисунке 2.4, было определенно напряжение изгиба, и оно примерно равно 550*10^-3 В.

3. ВАХ НА ОСЦИЛЛОГРАФЕ

Рисунок 3.1 – Электрическая цепь для получения ВАХ

Рисунок 3.2 – ВАХ на осциллографе

Значение напряжения изгиба, полученное экспериментально, равное примерно 1,1*500 = 550мВ, полностью совпадает с тем, что было получено из графика прямой ветви ВАХ, что показывает верность выполнения измерений.

Заключение

Для достижения поставленной задачи было проведено множество опытов. Используя мультиметр, были получены значения напряжений на диоде при прямом и обратном смещениях, и вычислены силы тока диода при прямом и обратном смещениях.

Далее, используя вольтметр и амперметр, были получены значения силы тока и напряжения, при прямом и обратном смещениях с разными значениями источника питания ЭДС напряжения. С помощью полученных измерений были простроены графики прямой и обратной ветви ВАХ, и найдено напряжение изгиба по первому графику.

Также с помощью осциллографа, был получен график ВАХ, который, в свою очередь, совпадает с тем, который был построен на измерениях и также получено значение напряжение изгиба, оно совпало с тем, что было найдено по графику.

Все вычисления подтверждаются экспериментально, некоторые данные совпадают с испытательными, такие как напряжение изгиба. Это все показывает правильность выполненной работы и получены верные результаты.

Томск 2025