41923

Дослідження напівпровідникових діодів

Лабораторная работа

Физика

Результати занесемо в «Результати експериментів». Вимірювання статичного опору діода Виміряємо опір діода при прямому і зворотньому підключенні. Для цього замість вольтметра схемі на рис. поставимо мультиметр і виставимо його на вимірювання опору. Результати занесемо в «Результати вимірювань».

Русский

2013-10-26

62.81 KB

0 чел.

Звіт по лабораторній роботі №3

З електроніки мікросхем. мікропроц.

«Дослідження напівпровідникових діодів »

        Виконав: студент ІАН 210

Клочан А.Є.

Перевірив: Дубер В.Г.

Київ

2010

Мета роботи: дослідження параметрів випрямного напівпровідникового діода і стабілітрона і побудова їх вольтамперних характеристик.

Хід роботи

Експеримент 1. Вимірювання напруги і струму через діод.

Зберемо схему відповідно до рис.3.4. Включимо схему. Виміряємо напругу Uпр і струм Iпр при прямому включенні. Перевернемо діод і знову

                               Рис.3.4       запустимо схему. Виміряємо напругу Uзв  і струм Iзв.

 Обчислимо струм діода при прямому і зворотному включенні за формулами:

Iпр= (E - Uпр)/R=(5-1,36)/103=3,64 (mA).

Iоб=  (EUоб)/R=(5-4,995)/103=5(мкА).

Результати занесемо в «Результати експериментів».

Експеримент 2. Вимірювання статичного опору діода

Виміряємо опір діода при прямому і зворотньому підключенні. Для цього замість вольтметра схемі на рис. 3.4 поставимо мультиметр і виставимо його на вимірювання опору. Результати занесемо в «Результати вимірювань».

Експеримент 3. Зняття ВАХ діода

а) Пряма гілка ВАХ. Зберемо схему, зображену на рис.3.4. Включимо схему. Встановлюючи значення ЕРС Е рівними , , , , , 0.5В, запишіть значення Uпр і Iпр.

б) Зворотня гілка ВАХ. Перевернемо діод. Встановлюючи значення Е рівними , , 10В, 15В, 50В, 55В, 60В, запишимо значення Iзв і Uзв.

в) За отриманими даними побудуймо графіки Iпр(Uпр) і Iзв (Uзв) використовуючи MathCad.

г) Знайдіть диференціальний опір діода по прямій гілці ВАХ при Iпр= 4 мА . Зробіть теж для Iпр= 0.4 мА і Iпр= 0.2 мА.

д) Обчислите опір діода на постійному струмі Iпр= 4 мА .

Uпр=1.3611;

Rст=Uпр/Iпр=1.3611/4∙10-3=340,275 Ом;

Експеримент 4. Вимірювання напруги і обчислення струму через стабілітрон

а) Зберіть схему, зображену на рис.3.5. Зміряйте напругу UCT на стабілітроні при значеннях ЕДС джерела 0, 4, 6, 10, 15, 20, 25, 30, 35 Вт.

Рис.3.5

б) Обчисліть струм ICT для кожного значення напруги UCT.

ICT1 = (E-Uст)/R= (4 – 4) / 300= 0 / 300 =0(А);

ICT2 = (E-Uст)/R= (6 – 5,0497) / 300= 0,9503 / 300 =3,168(мА);

ICT3 = (E-Uст)/R= (10 – 5,1752) / 300= 4,8248 / 300 =16,083(мА);

ICT4 = (E-Uст)/R= (15 – 5,2985) / 300= 9,7015 / 300 =32,338(мА);

ICT5 = (E-Uст)/R= (20 – 5,4144) / 300= 14,5856 / 300 =48,619(мА);

ICT6 = (E-Uст)/R= (25 – 5,5272) / 300= 19,4728 / 300 =64,909(мА);

ICT7 = (E-Uст)/R= (30 – 5,6385) / 300= 24,3615 / 300 = 81,205(мА);

ICT8 = (E-Uст)/R= (35 – 5,7487) / 300= 29,2513 / 300 =97,504(мА);

в) За даними таблиці побудуйте ВАХ стабілітрона.

г) Оціните по ВАХ стабілітрона напругу стабілізації.

д) Обчислите потужність РСТ, що розсіюється на стабілітроні при напрузі     Е = 20 В.

Uст = 5,4144(В);

Iст =48,619(мА);

Рст = Uст∙ Iст = 5,4144 ∙ 48,619∙ 10-3=0,263 (Вт) 

е) Оціните диференціальний опір стабілітрона в області стабілізації.

Диференціальний опір визначаємо як і у діода.

Експеримент 5. Отримання характеристики навантаження параметричного стабілізатора

а) Підключите резистор R2 =75 Ом паралельно стабілітрону. Встановите Е=20в. Включите схему. Запишіть значення UCT.

б) Повторите пункт а) при короткому замиканні і при опорах резистора R2 75 Ом, 100 Ом, 200 Ом, 300 Ом, 600 Ом, 1 ком.

в) Розрахуйте струм I1 через резистор R1, струм I2 через резистор R2, і струм стабілітрона ICT для кожного значення R2.

Струм на резисторі R2 знайдемо за законом Ома для ділянки кола.

I2.1=Uст/R2=4/75=53(мA);

I2.2=Uст/R2=4,9741/100=49,7(мA);

I2.3=Uст/R2=5,2299/200=26(мA);

I2.4=Uст/R2=5,2916/300=17,6(мA);

I2.5=Uст/R2=5,3529/600=8,9(мA);

I2.6=Uст/R2=5,3774/1000=5,38(A);

Для знаходження I1 паралельне з′єднання стабілітрона і R2 замінимо одним пасивним елементом і враховуватимемо лише спад напруги на ньому(Uст).І знайдемо І1 за законом Ома для ділянки кола з активним елементом.

I1.1 = (E-Uст)/R= (20 – 4) / 300= 16 / 300 =53(мА);

I1.2 = (E-Uст)/R= (204,9741) / 300= 15,0259 / 300 =50(мА);

I1.3 = (E-Uст)/R= (205,2299) / 300= 14,7701 / 300 =49,23(мА);

I1.4 = (E-Uст)/R= (20 – 5,2916) / 300= 14,7084 / 300 =49,03(мА);

I1.5 = (E-Uст)/R= (20 – 5,3529) / 300= 14,6471 / 300 =48,82(мА);

I1.6 = (E-Uст)/R= (20 – 5,3774) / 300= 14,6226 / 300 =48,74(мА);

Iк.з. = (E-Uст)/R= (20 – 0) / 300= 20/ 300 =66,67(мА);

Знайдемо Iст за І законом Кірхгофа.

Iст1 =I1.1 I2.1 = 53 – 53 = 0(мА);

Iст2 =I1.2 I2.2 = 50 – 49,7 = 0,3(мА);

Iст3 =I1.3 I2.3 = 49,23 – 26 = 23,23(мА);

Iст4 =I1.4 I2.4 = 49,03 – 17,6 = 31,43(мА);

Iст5 =I1.5 I2.5 = 48.82 – 8,9 = 39,92(мА);

Iст6 =I1.6 I2.6 = 48,74 – 5,38 = 43.36(мА);

Iст к.з =I1.к.з I2.к.з = 66,67 – 66,67 = 0(мА);

Результати експериментів

Експеримент 1. Вимірювання напруги і струму через діод

Uпр = 1,36 В;  Uзв = 4,995В;   Iпр  = 3,642 mA;    Iзв =4,995 мкА;

 Iпр =3,64 mA; Iзв = 5мкА;

Експеримент 2. Вимірювання статичного опору діода

Опір діода при прямому включенні         Rпр=347,6 Ом;

Опір діода при зворотному включенні    Rзв=2,25 kОм;

Експеримент 3. Зняття ВАХ діода

Обчисліть і запишіть струми і напругу.

а) Пряма гілка ВАХ.    б) Зворотня гілка ВАХ.

E,B

Uпр, В

Iпр, А

E, B

Uзв

Iзв, мкА

5

1,358

3,642мА

0

0

0

4

1,344

2,656мА

5

4,995

4.995

3

1,324

1,676мА

10

9,99

9,99

2

1,286

713,8 мкА

15

14,98

14.98

1

0,998

2,013 мкА

50

49,84

157,6

0.5

0,499

0,5 мкА

55

49,94

5,058 мА

0

0

0

60

49,96

10,04 мА

в) Побудуйте графік ВАХ.

ВАХ при прямій гілці.

ВАХ при зворотній гілці

г) Диференціальний опір діода при прямому включенні, обчислений по ВАХ.

Для обчислення диференціального опору діода потрібно провести дотичну до графіка ВАХ і знайти тангенс кута між віссю струму і дотичною. Але знайдемо диференціальний опір використовуючи MathCad, для цього на ВАХ збільшимо масштаб доти, доки графік не буде прямою лінією знайдемо приріст струму і напруги, знайдемо їх відношення. Це і буде диференціальний опір.

при Iпр = 4мА      Rдиф =10 Ом

при Iпр = 0.4мА             Rдиф = 420 Ом

при Iпр = 0.2мА             Rдиф = 410 Ом

д) Обчислите Rст при Iпр = 4мА     RСТ =340,275 Ом

Експеримент 4. Вимірювання напруги і обчислення струму через стабілітрон

а).б) Дані для побудови ВАХ стабілітрона.

Е, В

UCT, В

ICT, мА

0

0

0

4

4

0

6

5,0497

3,168

10

5,1752

16,083

15

5,2985

32,338

20

5,4144

48,619

25

5,5272

64,909

30

5,6385

81,205

35

5,7487

97,504

в) Побудова ВАХ стабілітрона

г) Напруга стабілізації                            UCTАБ =5.05 В

д) Потужність розсіювання при Е=20 В,                          РСТ =0,263Вт

е) Диференціальний опір                    Rдиф =10Ом

Експеримент 5. Отримання характеристики навантаження параметричного стабілізатора

Напруга стабілітрона і значення струмів при Е=20 Ст.

R2, Ом

UCT, В

I1, мА

I2, мА

ICT, мА

75

4

53

53

0

100

4,9741

50

49,7

0,3

200

5,2299

49,23

26

23,23

300

5,2916

49,03

17,6

31,43

600

5,3529

48,82

8,9

39,92

1000

5,3774

48,84

5,38

43,36

к.з.

0

66,67

66,67

0


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

7810. Философия эпохи Возрождения (ренесанса) 58.5 KB
  Философия эпохи Возрождения В развитых странах Европы в период 12-13 век происходит развитие торговли и ремесел. Происходит рост производительности труда. Развиваются города. Они становятся центрами экономической и культурной жизни. Это была вершина...
7811. Немецкая идеалистическая философия. Философия Гегеля 38.5 KB
  Немецкая идеалистическая философия. Философия Гегеля Развитие немецкой классической философии достигает вершин в творчестве Георга Гегеля (1770-1831). Феноменология духа, Наука логика, Энциклопедия философских наук...
7812. Гносеология - теория познания 53 KB
  Гносеология - теория познания. Теория познания рассматривает вопросы познаваемости мира, способов познания, критерии истины. Возникла в 19 веке. Основы заложил Кант. Познание - процесс целенаправленного активного отображения действительно...
7813. Иррационализм (философия жизни) 80 KB
  Иррационализм (философия жизни) Философия жизни отличается от предыдущих иррационализмом, то есть отрицанием того, что только разум, только наука может постичь действительность. Иррационализм ограничивает или отрицает возможности разума в процессе п...
7814. Истина и ее критерии 54.5 KB
  Истина и ее критерии Вопрос об истине основной вопрос гносеологии. Все человеческое познание ориентировано на достижение истины. Существует несколько концепций понимания истины: 1. Принцип экономии мышленияo у эмпириокритиков. Истинно то...
7815. Античная философия. Милетская школа 45 KB
  Античная философия Античная философия сначала только греческая, а затем и римская философия существовала в течение более чем тысячелетия (6 в. до н.э. по 6 в. н.э.). За это время она прошла, как и вся античная культура, замкнутый цикл от зарож...
7816. Немецкая идеалистическая философия или немецкий идеализм (1750-1850) 47 KB
  Немецкая идеалистическая философия или немецкий идеализм (1750-1850). К середине 18 века центр философского творчества в Европе перемещается в Германию. До этого в культурной жизни Запада лидировали Франция (Просвещение) и Англия (Новое время...
7817. Философия Нового времени. Эмпиризм 53.5 KB
  Философия Нового времени Основные черты эпохи Возрождения - индивидуализм (свобода человека), рационализм (роль разума) и натурализм (изучение природы и естественных явлений в общ. и полит. жизни). В Новое время развитие техники и естествознания...
7818. Общество в историческом развитии 50 KB
  Общество Природа и общество. Природа старше общества. Жизнь уникальна. 500 тыс. видов растений и 1,5 млн. видов животных из них 160 тыс. - морские растения и животные. - Антропосфера - жизнь биологическая - Социосфера - общество - Тех...