203-elektrotehnika-i-elektronika-elektronika-26mb

1.5.Содержание отчета

1.Наименование и цель работы.

2.Условные обозначения диода и стабилитрона, их вольт-амперные характеристики.

3.Изображения электрических схем для проведения исследований

всреде Multisim (Electronics Workbench).

4.Осциллограммы входного напряжения и напряжения на диоде и стабилитроне.

5.Результаты измерений и расчетов параметров диода и стабили- трона

6.Выводы по работе.

Контрольные вопросы

1.Объясните существенную разницу в показаниях омметра при измерении прямого сопротивления диода при выборе различных то- ков омметра.

2.Назовите основные параметры диода.

3.Как меняется напряжение на диоде при изменении температуры?

4.Что такое дифференциальное сопротивление и статическое со- противление?

5.Назовите основные параметры стабилитрона.

12

Лабораторная работа 2

ТРИНИСТОРЫ

2.1. Цель работы

Изучить вольт-амперные характеристики тринисторов, их приме- нение для управления мощностью, реализации управляемых выпря- мителей.

2.2.Теоретическое введение

Вгруппу приборов «тринисторы» входят полупроводниковые при- боры, структура которых представляет четыре чередующихся кремние- вых слоя типа р и n. В эту группу входят двухэлектродный прибор – динистор и приборы с тремя выводами – тиристор и симистор.

Основная схема тиристорной структуры представлена на рис. 2.1. Она представляет собой четырехполюсный p-n-p-n прибор, содер- жащий три последовательно соединенных p-n перехода J1, J2, J3.

а

б

Рис. 2.1. Структура неуправляемого (а) и управляемого (б) тринистора

Контакт к внешнему p-слою называется анодом, к внешнему n-слою – катодом. В общем случае p-n-p-n прибор может иметь два управляющих электрода (базы), присоединенных к внутренним слоям. Прибор без управляющих электродов называется диодным тиристором (или динистором). Прибор с одним управляющим электродом называют триодным тиристором, или тринистором (или просто тиристором).

13

Обозначения приборов из группы тринисторов приведены на рис. 2.2.

а

б

в

Рис. 2.2. Обозначения и вольт-амперные характеристики приборов из группы тринисторов: а – динистор; б – тиристор; в – симистор

14

Тринисторы обладают в прямом направлении двумя устойчивыми состояниями – состоянием низкой проводимости (закрыт) и состоя- нием высокой проводимости (открыт). Обратная ветвь динистора и симистора аналогична прямой ветви, а тиристор в обратном направ- лении обладает только запирающими свойствами. Перевод тиристора из закрытого состояния в открытое в электрической цепи осуществ- ляется внешним воздействием на прибор: либо воздействие напря- жением (током), либо светом (фототиристор). Тиристор имеет не- линейную разрывную вольт-амперную характеристику.

Принципиальных различий между динистором и тиристором нет, однако если включение динистора происходит при превышении опре- деленного значения напряжения между анодом и катодом, то в тиристо- ре для этого используют подачу импульса тока определенной длитель- ности и величины на управляющий электрод при положительной разно- сти потенциалов между анодом и катодом. Тиристоры являются наибо- лее распространенными приборами из тринисторного семейства.

Выключение тиристоров производят либо снижением тока через тиристор до значения Iн, либо изменением полярности напряжения между катодом и анодом.

Современные тиристоры изготовляют на токи от 1 мА до 10 кА, напряжения – от нескольких вольт до нескольких киловольт; скорость нарастания в них прямого тока достигает 109 А/с, напряжения – 109 В/с; время включения составляет от нескольких десятых долей до нескольких десятков микросекунд, время выключения – от нескольких единиц до нескольких сотен микросекунд; КПД достигает 99 %.

Симисторы можно рассматривать как два параллельных встречно включенных тиристора. Они могут проводить при любой полярности напряжения между анодом и катодом.

Основные области применения тринисторов следующие:

1)электронные ключи;

2)управляемые выпрямители;

3)преобразователи;

4)регуляторы мощности.

2.3.Подготовка к работе

1.Освоить основные положения теоретического введения.

2.Занести в лабораторную тетрадь вольт-амперные характеристи- ки и условные обозначения тринисторов.

3.Начертить в лабораторной тетради схемы проведения экспери- ментов.

4.Подготовить таблицы для занесения в них результатов измерений.

15

2.4. Порядок выполнения работы

Задание 1. Исследование параметров динистора

1. Собрать схему согласно рис. 2.3.

Рис. 2.3. Схема для исследования параметров динистора

2.Включить функциональный генератор для выходного сигнала в форме «пилы» или синусоиды с амплитудой 50 В и частотой 100 Гц.

3.Нарисовать с экрана осциллографа форму входного напряжения

инапряжения на динисторе.

4.Определить, при каком напряжении начинается открытие ди-

нистора (Uотк).

5.Определить, при каком напряжении динистор закрывает-

ся (Uзак).

6.Измерить остаточное напряжение на динисторе при макси-

мальном напряжении на входе (Uост).

7. Записать в табл. 2.1 измеренные данные.

Таблица 2.1

16

Задание 2. Исследование параметров тиристора

1. Собрать схему согласно рис. 2.4.

Рис. 2.4. Схема для исследования параметров тиристора

2.Выбрать тиристор типа 2N4XX.

3.Найти в свойствах тиристора параметры: ток включения (gate trigger current – Igt) и отпирающее напряжение на управляющем электроде (gate trigger voltage – Ugt).

4.Записать эти значения в табл. 2.2.

Таблица 2.2

5. В схеме используется источник (Sources SIGNAL_VOLTAGE_SOURCES – PIECEWISE_LINER_VOLTAGE), на-

пряжение на выходе которого определяется содержимым таблицы время – значение. Щелкнув по иконке источника, введите значения

(Value) – Time: 0, Voltage: 15 (рис. 2.5).

Данные можно также предварительно записать и сохранить текст в файле с именем (например, mytiristor.txt) и указать его имя для вво- да значений.

17

6. Определить на осциллограмме минимальное значение отпи- рающего напряжения на управляющем электроде тиристора и паде- ние напряжения на открытом тиристоре (U пр).

Записать в табл. 2.2 измеренные данные.

Рис. 2.5. Изображение источника в схеме электрической цепи и окно установки параметров

Задание 3. Исследование регулятора мощности

1. Собрать схему согласно рис. 2.6.

Рис. 2.6. Схема регулятора мощности

18

Схема представляет управляемый регулятор мощности, рабо- тающий на нагрузку 200 Ом. Основные элементы схемы регулятора мощности – симистор и схема формирования сигнала управления, которая реализована на генераторе импульсов (Sourсes – SIGNAL_VOLTAGE_SOURCES – PULSE_VOLTAGE).

2. Установить у генератора импульсов (рис. 2.7) значения: Pulse Value (5 В), Rise time (10 нс), Fall time (1 нс), Period (10 мс).

Рис. 2.7. Изображение генератора импульсов

всхеме электрической цепи и окно установки параметров

3.Нарисовать с экрана осуиллографа форму напряжения питания и напряжения на симисторе, задавая значение Delay time от 1 до 9 мс.

4.Записать устанавлимые значения Delay time (Dt) и ток в цепи нагрузки в табл. 2.3.

Таблица 2.3

α, град

I, мА

19