Электротехника \ Электроника

Исследование характеристик диода и стабилитрона (Лабораторная работа № 1), страница 2

- А (3) - арсенид галлия.

2 – буква, обозначающая тип полупроводникового диода:

- Д - выпрямительные, ВЧ и импульсные диоды;

- А - диоды СВЧ;

- C - стабилитроны;

- В - варикапы;

- Ф - фотодиоды;

- Л - светодиоды;

- Ц - выпрямительные столбы и блоки.

3 – число из трёх цифр и буква, определяющие диод по своим электрическим параметрам.

Буквенное обозначение на схемах электрических принципиальных – VD.

Условные графические обозначения на схемах электрических принципиальных:

Здесь а) выпрямительные, высокочастотные, СВЧ и импульсные и диоды; б) стабилитроны; в) варикапы; г) туннельные диоды; д) диоды Шоттки; е) светодиоды; ж) фотодиоды; з) выпрямительные блоки.

Диод характеризуется  максимально допустимым прямым током Iпр.max и падением напряжения на диоде при максимальном прямом токе - Uпр.max., а также максимально допустимым обратным напряжением - Uобр.max = (⅔ ÷ ¾) ∙ Uэл.проб. и обратным током при максимально допустимом обратном напряжении - Iобр.max.

 Прямое и обратное статическое сопротивление диода, при заданных прямых и обратных значениях тока и напряжения, равны:

Прямое и обратное динамическое статическое сопротивление диода, вычисляются соответственно:

        

Стабилитроном называется полупроводниковый диод, предназначенный для стабилизации уровня постоянного напряжения. По конструкции стабилитроны всегда плоскостные и кремниевые.

Прин­цип действия стабилитрона основан на использовании участка электрического пробоя на обратной ветви ВАХ. Он формируется а за счёт легирующих добавок в по­лупроводник, при этом ток электрического пробоя может изменяться в широком диапазоне, не переходя в тепловой пробой:


Так как участок электрического пробоя на обратной ветви ВАХ, то стабилитрон включает­ся обратным включением:

Резистор Ro задаёт ток через стабилитрон таким образом, чтобы величина тока была близка к среднему значению между Iст.min и Iст.max. Такое значение тока называется номинальным то­ком стабилизации.

Принцип действия. При уменьшении входного напряжения ток через стабилитрон и падение напряжения на Ro уменьшается, а напряжения на стабилитроне и на нагрузке останутся постоянными, исходя из вольтамперной характеристики. При увеличении входного напряже­ния ток через стабилитрон и URo увеличивается, а напряжение на нагрузке остаётся постоянным и равным напряжению стабилизации.

Вывод: стабилитрон поддерживает постоянство напряжения при изменении тока через него от Iст.min до Iст.max.

Основные параметры стабилитронов:

- напряжение стабилизации - Uст;

- минимальное, максимальное и номинальное значение тока стабилизации Iст.min, Iст.-max, Iст.ном;

- изменение напряжения стабилизации - ΔUст.


Дифференциальное сопротивление на участке стабилизации:

Программа выполнения работы

Получить у преподавателя файлы для выполнения экспериментальных исследований

1. Снятие вольтамперной характеристики диода.

Запустить программу для проведения работы Electronics Workbench и откройте файл лаб_1_1:

Нажатием клавиши пробела (Space) выберите диод для снятия прямой ветви ВАХ и включите кнопку запуска работы схемы.

Используя окно свойств источника напряжения, установите последовательно пять значений напряжения в диапазоне от 0 до 6 В.

Для каждого значения напряжения источника определите значения напряжения Uпр и тока Iпр диода и запишите их в таблицу 1.1.

Таблица 1.1 – Данные прямой ветви ВАХ диода


Е, В

Uпр, мВ

Iпр, мА

Нажатием клавиши пробела (Space) выберите диод для снятия обратной ветви ВАХ диода.

Используя окно свойств источника напряжения, установите последовательно пять значений напряжения в диапазоне от 40 до 70 В.

Для каждого значения напряжения источника определите значения напряжения Uоб и тока Iоб диода и запишите их в таблицу 1.2.

Таблица 1.2 – Данные обратной ветви ВАХ диода

Е, В

Uоб, В

Iоб, мА

По полученным данным постройте графики Iпр=f(Uпр) и Iоб=f(Uоб).

2. Измерение напряжения на стабилитроне и вычисление тока через стабилитрон.

Откройте файл лаб_1_2:

Используя окно свойств источника напряжения, установите последовательно восемь значений напряжения в диапазоне от 0 до 15 В. Результаты измерений занесите в таблицу 2.1.

Для каждого значения напряжения источника определите значения напряжения Uст и запишите их в таблицу 2.1.

Таблица 2.1 – Данные ВАХ стабилитрона


Е, В

Uст, В

Iст, мА

Вычислите ток стабилитрона Iст для каждого значения напряжения стабилизации Uст по формуле:

Результаты вычислений занесите в таблицу 2.1. По данным таблицы постройте ВАХ стабилитрона и оцените по ней напряжение стабилизации.

Контрольные вопросы

  1. Что является основой полупроводниковых приборов?
  2. Как используются полупроводниковые диоды?
  3. Как отличается сопротивление полупроводниковых диодов в прямом и обратном направлениях?
  4. Какие основные характеристики диода?
  5. Оценить статическое сопротивление диода при прямом и обратном включении.
  6. Какое назначение имеет стабилитрон и как он включается?
  7. Почему ограничен ток стабилизации у стабилитрона?
  8. Из каких обозначений состоит маркировка диодов?
  9. Как называются электроды диода и стабилитрона?
Скачать файл