electricity Labworks / Laboratory practical work the Electricity and magnetism. Release 2 (Knyazev)(nsu,2008,57s)
.pdf
www.phys.nsu.ru
III. Приложения
1. Параметры диода 2Д3Б |
|
|
|
|
|
|
|||||
r = 7·10 -2 см - радиус анода; |
|
|
|
|
|
|
|||||
a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
r = 10 -3 см - радиус катода; |
|
|
|
|
|
|
|||||
c |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
l |
= 1.3 см - длина катода; |
|
|
|
|
|
|
|
|||
UH ~ 2 В - номинальное напряжение накала; |
|
|
|
|
|||||||
IH ~ 100 мА - номинальный (не превышать!) ток накала; |
|
|
|||||||||
2. |
График зависимости |
I / I0 = F (−eUa / kT ) для диода с ци- |
|||||||||
линдрической системой электродов |
|
|
|
|
|
||||||
|
1 |
|
x 10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x1000 |
|
|
|
|
|
||
|
0,7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
x10000 |
x100000 |
|
|
|||
|
0,6 |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
x=-eU/kT |
|
|
|
0 |
2 |
4 |
6 |
8 |
10 |
12 |
14 |
20 |
||
|
16 |
18 |
|||||||||
|
Зависимость тока цилиндрического диода от запирающего |
||||||||||
|
|
потенциала (одна кривая в разных масштабах). |
|
||||||||
51
www.phys.nsu.ru
3. График для определения температуры вольфрамового катода (одиночная нить) по величине тока накала и диаметру катода
Tc, K
3000
2800
2600
2400
2200
2000
1800
1600
1400
1200
1000
500 700 900 1100 1300 1500 1700 1900 2100
Зависимость T (Iн/d3/2). Ток накала Iн - в амперах, диаметр катода d - в сантиметрах. Данный график получен прямым измерением температуры одиночной вольфрамовой нити.
4. Схемы измерения малых токов для лаб. работы 2-3
Для понижения уровня шумовых наводок, связанных с работой соседних установок и уменьшения паразитного влияния переменной составляющей анодного тока на его измерение, в работе 2.6 в правой половине помещения лаборатории используется фильтр, подавляющий наводки на цифровой микроамперметр и переменную составляющую тока через него. Его схема приведена ниже. Резонансная частота фильтра близка к f0 = ω0/2π ~ 50 Гц. На этой часто-
те импедансы емкости и индуктив-
µA
L ~ 2*500 mH
С ~ 10 µF
ности равны: Z ~ 1/ω0C; ω0L ~ 300 Ом. Токи более высоких частот
f, проходящие через индуктивность, ослабляются в (f/f0)2 раз, так что, например, для частоты f ~ 400 Гц ослабление составляет около 60.
Фильтр включается в разрыв 
анодной цепи. В условиях лаборатории он позволяет измерять анод-
ные токи до 1–10 нА.
52
www.phys.nsu.ru
В левой половине помещения лаборатории в качестве измерителя тока диода применен цифровой вольтметр Aligent 34401 с набором шунтов – резисторов (см.схему внизу). В соответствии с законом Ома, напряжение, измеряемое вольтметром, пропорционально току диода, протекающему через шунт: Uш = Iд*Rш, где Iд – ток диода, Rш – сопротивление шунта.
mV |
Значения |
сопротивлений подоб- |
||
раны так, что вместе с параллельно |
||||
S |
||||
включенным |
входным |
сопротивле- |
||
|
||||
|
нием вольтметра равным 10 МОм, |
|||
Rш |
они образуют декадный набор: 10 |
|||
|
Ом, 100 Ом, 1 кОм, 10 кОм, 100 кОм, |
|||
|
1 МОм и 10 МОм. Выбор шунта |
|||
|
осуществляется переключателем «S». |
|||
Рекомендуемые значения напряжения на шунте находятся в преде- |
||||
лах 1 ÷ 50 мВ. При построении вольтамперной характеристики дио- |
||||
да необходимо учитывать, что напряжение, приложенное к диоду |
||||
меньше напряжения источника питания на величину падения на- |
||||
пряжения на шунте, т.е., Uд = Uп – Uш, где Uд – напряжение на дио- |
||||
де, Uп – напряжение источника питания, Uш – напряжение на шунте. |
||||
При измерении малых токов (меньше 10 нА), необходимо выжи- |
||||
дать время порядка 5 ÷ 10 секунд до установления стабильных по- |
||||
казаний вольтметра. |
|
|
|
|
53
www.phys.nsu.ru
Литература
Основная
Методы физических измерений. Лабораторный практикум по физике, под ред. Р.И.Солоухина. – Новосибирск, НГУ, 1975.
Румер Ю.Б., Рывкин М.Ш. Термодинамика, статистическая физика и кинетика. – Новосибирск; Издательство НГУ, 2000.
Физические величины. Справочник /Под ред.И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. – М.: Энергоатомиздат, 1991.
Таблицы физических величин. Справочник /Под ред. акад. И.К. Кикоина. – М.: Атомиздат, 1976.
Кошкин Н.И., Ширкевич М.Г. Справочник по элементарной физике. – М.: Наука, 1980.
Описание лабораторных работ. Часть 3. Электричество и магнетизм. – Новосибирск: НГУ, 1988.
А. ван дер Зил. Шумы при измерениях. М.:Мир, 1979. Бонч-Бруевич А.М. Радиоэлектроника в экспериментальной фи-
зике. М.:Наука, 1966.
Мирдель Г. Электрофизика. М.:Мир, 1972.
Зайдель А.Н. Погрешности измерения физических величин.
Л.:Наука, 1985.
Князев Б.А.., Черкасский В.С. Начала обработки экспериментальных данных. НГУ, Новосибирск, 1996.
Дж. Тревис LabVIEW для всех. М: ПриборКомплект, 2004.
Дополнительная
Гапонов В.И. Электроника. т.1, Физические основы, т.2. Электровакуумные и полупроводниковые приборы. – М.: ГИ ФМИ, 1960.
Капцов НА. Электроника. – М.: ГТТИ, 1953.
Царев Б.М. Контактная разность потенциалов и ее влияние на работу электровакуумных приборов. – М.: Л-д: ГТТИ, 1949. Мирдель Г. Электрофизика. – М.:Мир, 1972.
Физическая энциклопедия. Т.1 - 5. – М.: Сов. энциклопедия. Т. 1. 1988. Т. 2. 1990. 704 с., Т. 3. 1992. /изд. Большая Российская энцик-
лопедия/, Т. 4. 1994.. /изд. Большая Российская энциклопедия/, Т. 5. 1998. /изд. Большая Российская энциклопедия/.
54
www.phys.nsu.ru
©Новосибирский государственный университет
©Физический факультет НГУ
©Лаборатория электричества и магнетизма http://www.phys.nsu.ru/electricity/
55
www.phys.nsu.ru
Астрелин Виталий Тимофеевич
Физические явления в вакуумном диоде
Учебно-методическое пособие
Редактор С. В. Исакова
56
www.phys.nsu.ru
Подписано в печать 11.09.2006 г. Формат 60 х 84 / 16. Офсетная печать.
Уч. изд. л. 1,3. Усл. печ. л. 1,1. Тираж 150 экз. Заказ №
Редакционно-издательский центр НГУ. 630090, Новосибирск-90, ул. Пирогова, 2.
57