Фізика(готові лабораторні роботи) / 59

Міністерство освіти і науки України

Житомирський державний технологічний університет

Кафедра фізики

Група РТ-8

Лабораторна робота № 59

Вивчення роботи напівпровідникового

випрямляча

Виконав: Ільїн М.

Перевірив: Алексюк В.Ю.

Житомир

2004р.

Мета роботи : вивчити роботу одно- і двопівперіодного випрямлячів , побудувати залежність випрямлячів від струму,

що споживається навантаження .

Обладнання : напівпровідникові діоди ,джерело змінного струму, трансформатор , два вольтметри , два амперметри , осцилограф , реостат , з'єднанувальні провідники .

Напівпровідниковий діод має різні опори в прямому і оберненому напрямках (див. опис лабораторної роботи № 56 ). Опори можуть відрізнятися у декілька десятків тисяч разів . Ця властивість діода використовується при побудові випрямлячів - приладів , перетворюють змінний струм у постійний за напрямком .

1. Однопівперіодний випрямляч .

Електрична схема простого однопівперіодичного випрямляча показана на рис. 1 . Нехай в деякий момент часу на вхідний затискач І подається потенціал и+" , а на затискач 2 "-'" . В зв'язку з тим ,що опір діода Д в прямому напрямку малий , то можна вважати , що вся напруга яка подається на вхід випрямляча в цей момент падає на опір навантаження Кн,

Під дією цієї напруги (позначимо її через І] ) в опорі навантаження утворюється струм

( для простоти вважаємо , що навантаження має тільки омічний опір ) . Струм у навантаженні в цьому випадку визначається лише опором самого навантаження і прикладеною до випрямляча напругою .

Через півперіод полярність напруги на вході випрямляча змінюється на протилежну. Опір діода при цьому різко зростає і значно перевищує опір навантаження : Кз»Ян (К3 -опір діода в оберненому напрямку ). Струм через навантаження в цьому випадку визначається так :

і буде значно менший,ніж прямий струм. На рис. 2 показані графіки напруги, прикладеної до входу випрямляча і струму, що тече через навантаження, Практично через навантаження тече пульсуючий струм сталого напрямку. В цьому і полягає основний надолік однопівперіодних випрямлячів.

До позитивних якостей слід віднести простоту схеми і її високу надійність.

Однопівперіодні випрямлячі використовуються для живлення приладів, для яких несталість випрямленого струму по величині не має суттєвого значення, наприклад, для зарядки акумуляторів.

2. Двопівперіодний випрямляч.

Існують дві принципово різні схеми двопівперіодних випрямлячів . На рис. З показана схема двопівперіодного випрямляча на двох діодах . Ця схема зустрічається в практиці порівняно рідко , бо в ній обов'зково повинен бути використаний трансформатор , що ускладнює і вдорожує випрямляч.

Найбільш поширеною в наш час є схема випрямляча , зображена на рис. 4 . Розглянемо роботу такого випрямляча . Припустимо ,що на вхідний затискач 1 подається позитивний потенціал . Струм проходить через діод Д1 завантаження Ян і діод Д2 . Діоди ДЗ і Д4 при такій полярності напруги включені в протилежному напрямку і пропускають струм. Якщо полярність на вхідних затискачах змінюється , то в прямому напрямку будуть працювати діоди ДЗ і Д4 . Неважко пересвідчитись , що струм через опір їде в тому ж напрямку , що і в першому випадку . Графік випрямленого струму показаний на рис. 5 .

Кожний напівпровідниковий діод характеризується двома параметрами : максимальною зворотною напругою ІІзвІ максимальним струмом Іпр . Діоди , використовуються в лабораторній роботі, витримують зворотну напругу не більше 300 В , можуть пропускати в прямому напрямку струм н<ь більше 0,4 А . При режимах поза вказаними межами діоди руйнуються .

в) визначити ККД схема для двопівперіодного випрямляча на Д1 ІД2 . Для цього ввімкнути вимикач К і зняти покази вольтметра V , амперметра А і міліампермтра тА „ що фіксує струм у первинному колі трансформатора (напруга на первинній обмотці 1^= 220 В). Вирахувати ККД випрямляча за формулою :

де І^- струм в реостаті &н , ІЬ - напруга на Кн , її - струм на первинній обмотці трансформатора

Зменшуючи опір навантаження виконати аналогічні вимірювання і вирахувати ККД .

5. Побудувати графік залежності ККД двопівперіодноговипрямляча від струму в навантаженні.

6. Ввімкнути вимикач К . Тепер діод Д1 утворює однопівперіодний випрямляч . Повторити для нього всі вимірювання згідно п.4. Грфік залежності ККД такого випрямляча побудувати в тій же системі координат.

Контрольні запитання

1. Пояснити роботу випрямляча , що показаний на рис. 3.

2. Як зміниться режим роботи випрямляча при виході із строю одного із діодів ?

3. Намалюйте схему

ламповогодвопівперіодноговипрямляча, пояснити принцип його дії. В чому полягає переваги і недоліки напівпровідникового випрямляча порівняно з ламповим ?

4. Як буде змінюватися режим роботи однопівперіодного випрямляча (див. рис.1) з підвищенням температури ?