Изучение принципа работы полупроводникового диода, измерение зависимости тока через диод от напряжения на нем, и расчёт его дифференциального сопротивления

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

Цель работы: изучить принцип работы полупроводникового диода, измерив зависимость тока через диод от напряжения на нем, и рассчитать его дифференциальное сопротивление.

Приборы и материалы:

1) Плата монтажная – 1 шт.

2) Трансформатор (220В/1-40 В) – 1 шт.

3) Диоды плоскостные выпрямительные (Д226Б) – 4 шт.

4) Конденсатор электролитический (К50-6 2000мкФ х 25В) – 1 шт.

5) Резистор переменный (СП4-63 100 кОм, 2 Вт)

6) Тумблер (ТП1-2 220В, 2А) – 1 шт.

7) Тумблер (ТВ2-1 220В, 1А) – 1 шт.

8) Диод точечный маломощный высокочастотный (Д2В) – 1 шт.

9) Прибор универсальный многофункциональный измерительный цифровой (мультиметр) (DT-838) – 2 шт.

10) Провод соединительный медный одножильный изолированный (Æ0,5)

Для пайки использовались канифоль, припой марки ПОС-60 и паяльник типа «пистолет» быстрого разогрева (самодельный).

При составлении отчета использовались следующие программные продукты:

текстовый процессор Microsoftâ WordÔ 97 из пакета MS OfficeÔ 97 Pro

построитель графиков Advanced Grapher v1.6, Copyright © 1998-2000 SerpikSoft

под управлением ОС Microsoftâ Windowsâ 98

ПОРЯДОК РАБОТЫ

Для выполнения работы нам было предложено собрать измерительную установку по схеме на рисунке 1 а.

Нами был использован слегка модифицированный вариант схемы измерительной установки, приведенный на рисунке 1 б.

X1 –        вилка сетевая (220В, 5Гц)

БП –        блок питания

Т –           трансформатор (1-40В)

X2 –        разъем для выбора напряжения

Д1-Д4 – мост выпрямительный 2-полупериодный на 4 диодах Д226Б

C –          конденсатор электролитический для сглаживания пульсаций 2000мкФ х 25В

R –          резистор переменный для регулировки напряжения 100кОм

Д5 –        исследуемый точечный диод Д2В

П1 –        тумблер для изменения полярности включения диода

V –          вольтметр (мультиметр с установленным пределом измерения 20В)

A –          амперметр (мультиметр с установленным пределом измерения 200мА/20мА – прямое включение, 2000 мкА – обратное включение)

П2 –        тумблер для отключения амперметра

На монтажной плате нами была смонтирована измерительная схема в соответствии с рисунком 1 а. Затем было произведено подключение измерительных приборов, установленных на соответствующие пределы измерения, и включение установки в электрическую сеть. С посмощью тумблера П1 было установлено прямое включение исследуемого диода Д5. Изменяя положение движка переменного резистора R, были последовательно получены напряжения на диоде от 0 до 2 В с шагом 0,2 В, контролируемые с помощью вольтметра V. Для каждого из значений напряжения на диоде Д5 с помощью амперметра A был измерен ток, протекающий через диод. Результаты измерений были занесены в таблицу 1.1. Затем было установлено обратное включение диода Д5 тумблером П1, а также изменен предел измерения тока амперметра A. Измерения производились аналогично прямому включению диода Д5, но напряжение на диоде изменялось от 0 до 10 В с шагом 1 В. Результаты измерений были занесены в таблицу 1.2. В обоих случаях вблизи нуля были произведены промежуточные измерения (с меньшим шагом изменения напряжения). В связи с высоким входным сопротивлением используемого измерительного прибора в режиме вольтметра и низким в режиме амперметра, была возможность произведения необходимых измерений без отключения приборов. Используя измеренные значения напряжения на диоде и тока через него (таблицы 1.1 и 1.2), была построена вольт-амперная характеристика исследуемого диода (рисунок 2). Используя измеренные значения напряжения и тока (таблицы 1.1 и 1.2), был произведен расчет дифференциального сопротивления диода. Результаты расчетов были занесены в таблицы 2.1 и 2.2. Используя рассчитанные значения дифференциального сопротивления диода и напряжения (таблицы 2.1 и 2.2), был построен график зависимости дифференциального сопротивления исследуемого диода от напряжения на нем (рисунок 3).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ

Таблица 1.1				Таблица 1.2
прямое включение				обратное включение
№	Uд, В	Iд, мА		№	Uд, В	Iд, мкА
1	2,0	30,2		1	10,00	14
2	1,8	26,4		2	9,00	13
3	1,6	22,6		3	8,00	12
4	1,4	18,7		4	7,00	11
5	1,2	14,8		5	6,00	10
6	1,0	10,9		6	5,00	9
7	0,8	6,90		7	4,00	8
8	0,6	3,80		8	3,00	7
9	0,4	1,40		9	2,00	6
10	0,3	0,60		10	1,50	5
11	0,2	0,20		11	1,00	4
12	0,1	0,04		12	0,50	3
13	0,0	0,00		13	0,25	2,5
				14	0,10	2
				15	0,05	1
				16	0,00	0

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ

Рассчитаем дифференциальное сопротивление диода при различных значениях напряжения на нем, используя измеренные значения напряжения и тока в таблицах 1.1 и 1.2, по следующим формулам:

Ri n =		Uд n+1 – Uд n
		Iд n+1 – Iд n
Ui n =		Uд n+1 + Uд n
		2