41688

Получение вольт-амперных и переходных характеристик силовых диодов, определение по ним статических и динамических параметров

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Виртуальная лабораторная установка для исследований предусмотренных содержанием работы содержит: функциональный генератор сигналов Function Genertor XFG1; двухлучевой осциллограф Oscilloscope XSC1; модели реальных однотипных диодов D1 D2; датчик V1 тока протекающего через диод D1; идеальные источники переменного синусоидального I1 токаи постоянного I2 тока. Эта группа диодов отличается высокими значениями обратного напряжения от 50В до 5кВ и прямого тока от 10А до 5кА. Массивная структура диодов ухудшает их...

Русский

2013-10-24

524.97 KB

6 чел.

Цель работы: получение вольт-амперных и переходных характеристик силовых диодов, определение по ним статических и динамических параметров, получение навыков по выбору диодов для устройств силовой электроники.

Виртуальная лабораторная установка для исследований, предусмотренных содержанием работы, содержит:

  1.  функциональный генератор сигналов (Function Generator – XFG1);
  2.  двухлучевой осциллограф (Oscilloscope – XSC1);
  3.  модели реальных однотипных диодов D1, D2;
  4.  датчик V1 тока, протекающего через диод D1;
  5.  идеальные источники переменного синусоидального I1 токаи постоянного I2 тока. Амплитуда переменного тока 0,02А, частота 1кГц;
  6.  ограничительное сопротивление R1, равное 3 Ом и задающее ток диода;
  7.  измерительный пробник.

Динамическое сопротивление определяется по показаниям измерительного пробника:

Эквивалентное сопротивление:

К динамическим параметрам диода относятся его временные или  частотные характеристики: время обратного восстановления , заряд восстановления , предельная частота без снижения режима диода .

Выпрямительные диоды. Эта группа диодов отличается высокими значениями обратного напряжения (от 50В до 5кВ) и прямого тока (от 10А до 5кА). Массивная структура диодов ухудшает их быстродействие. Поэтому время обратного восстановления обычно не нормируется и находится в диапазоне 25…100мкс, что ограничивает использование диодов в цепях с частотой не выше 500Гц. Прямое падение напряжения в выпрямительных диодах достигает 2,5…3В у приборов высокого напряжения.

Быстровосстанавливающиеся диоды.  При производстве быстровосстанавливающихсы диодов  используются различные технологические методы, уменьшающие время восстановления. Благодаря этому удается снизить время до 3…5мкс.

Диоды Шоттки. В диодах с барьером Шоттки вместо p-n-перехода используется контакт металлической поверхности с полупроводником. Особенностью диодов Шоттки является то, что прямой ток обусловлен движением основных носителей – электронов, поэтому отсутствует накопление неосновных носителей (), что существенно уменьшает инерционность диодов Шоттки. Время обратного восстановления не превышает 0,2мкс, падение прямого напряжения на 0,2…0,3В ниже, чем у диодов с p-n-переходом.

Таблица 2.3

,А

0,5

1,0

3,0

5,0

10,0

15,0

30,0

, В

Выпрям.

Быстровосст.

Шоттки

, В

, мОм

(расчет)

Выпрям.

Быстровосст.

Шоттки

,

мВ

Выпрям.

Быстровосст.

Шоттки

, мОм

(расчет)

Выпрям.

Быстровосст.

Шоттки

, В

10

20

40

60

80

90

100

,

мкА

Выпрям.

Быстровосст.

Шоттки

Таблица 2.4

Диоды

Параметры

нс

мккул

Быстрод.

Шоттки

Контрольные вопросы.

  1.  Диоды подразделяются на выпрямительные и быстродействующие (быстровосстанавливающиеся).
  2.  Выпрямительные применяются в выпрямительные аппаратах для преобразования переменного тока в постоянный.
  3.  Быстрые применяются:
  4.  Для блокировки транзисторных, IGBT и MOSFET ключей и называются анти параллельные диоды.
  5.  Демфирующие и нулевые диоды – создание путей протекания тока при размыкании транзисторного ключа.
  6.  Генератор сигналов (Function Generator – XFG1). Это источник напряжения, который может генерировать синусоидальные, пилообразные и прямоугольные импульсы. Можно изменять форму сигнала, его частоту, амплитуду, коэффициент заполнения и постоянный сдвиг. Диапазон генератора достаточен, чтобы воспроизвести сигналы с частотами от нескольких герц до аудио- и радиочастотных.

Двухлучевой осциллограф имеет специальную электронно-лучевую трубку с двумя лучами. Ее конструкция состоит из стеклянной колбы, внутри которой помещены две раздельные электронно-оптические системы и соответственно две независимые системы отклоняющих пластин. Совокупность этих систем образует два электронных луча, действующих на один общий экран, что позволяет наблюдать одновременно две осциллограммы.

Диод это п/п прибор с одним ПМ переходом и двумя выводами.

Датчик тока. Технический результат - увеличение точности измерения тока за счет компенсации прироста напряжения на шунте, вызванном увеличением омического сопротивления при его нагреве, и компенсации паразитного индуктивного сопротивления шунта. 

Измерительный пробник. Показывает постоянные и переменные напряжения и токи на участке цепи, а также частоту сигнала.

Источники тока - устройства, преобразующие различные виды энергии в электрическую.

  1.  Снятие ВАХ диодов осуществляется в два этапа. На первом получают изображение ВАХ диодов на экране осциллографа. На втором этапе измеряются координаты точек прямой ветви ВАХ диода D2, идентичного диоду D1, путем задания с помощью источника тока I2 значений прямого тока и регистрации соответствующих им значения измерительным пробником, подключенныйм в анодную цепь диода D2.
  2.  Время обратного восстановления не нормируется у выпрямительных диодов из-за массивной структуры, что ухудшает их быстродействие.
  3.