Исследование характеристик и параметров полупроводникового диода, а также схем выпрямителей и ограничителей напряжения

Балаковский  институт  техники  технологии  и  управления

ФАКУЛЬТЕТ: вечерне-заочный

КАФЕДРА: УИТС

 Протокол измерений №1.

«Исследование характеристик полупроводникового диода

и схем на его основе»

Выполнили: студентки группы УИТ-32в

   Прожерина А.Н.

Дитюк Е.М.

Агафонкина А.П.

 Бетуганова О.М.

  Проверил: кандидат физ-мат. наук,

доцент  Коптенко В.И.

Балаково 1999г.

«Исследование характеристик полупроводникового диода

и схем на его основе».

I  Раздел.  Цель работы. 

 Исследование характеристик и параметров полупроводникового диода, а также схем выпрямителей и ограничителей напряжения.

II Раздел.  Описание установки, обоснование выбора её элементов.

Приборы:

Микроамперметр ГОСТ 8711- 60;  КТП -1,5;  I_МАКС = 10 мкА ;

Вольтметр  ГОСТ 8711- 60; КТП - 1,5; U_{МАКС.ПР} = 2В; U_{МАКС.ОБР} = 10В ;

Миллиамперметр ГОСТ 8711- 60; КТП - 1,5; I_{МАКС.ПР} = 10 мА;

Диод – Д18, германиевый, относящийся к классу высокочастотных диодов – диодов универсального назначения.

Реостаты  – R₁ ( ПП3-43, 150 Ом ± 10%) и  R₂ (ПП3-43, 3К3С, 300 Ом ± 10%)

Источник питания с пределом измерения 12В

Схема измерительной установки:

 

         R₁              R₂

III Раздел.  Результаты измерений.

Таблица №1.

Прямая ветвь			Обратная ветвь
№	I,  мА	U,  В	№	I,  мкА	U, В
1.	0	0	1.	0	0
2.	0,75	0,21	2.	0,1	1
3.	1,6	0,33	3.	0,14	2
4.	2,55	0,41	4.	0,19	3
5.	3,45	0,45	5.	0,25	4
6.	4,35	0,48	6.	0,3	5
7.	5,3	0,51	7.	0,36	6
8.	6,3	0,53	8.	0,48	7
9.	7,3	0,55	9.	0,56	8
10.	9,8	0,58	10.	1,75	9
			11.	2	10

IV Раздел.  Определение параметров диода.

Определим сопротивление и напряжение диода по нижеприведенным формулам для прямой и обратной ветви, используя данные таблицы №1:

U_Д = (U_N+1 + U_N)/2,         R = (U_Д – U_N)/(I_N+1 – I_N)

Для прямой ветви:

U_Д1 = (0,21+0)/2 = 0,105  В               R₁ = (0,105 – 0)/ (0,75·10 ^–3  – 0) = 140 Ом

U_Д2 = (0,33+0,21)/2 = 0,27   В           R₂ = (0,27 – 0,21)/(1,6 ·10 ^–3 – 0,75·10 ^-3) = 70 Ом

U_Д3 = (0,41+0,33)/2 = 0,37   В           R₃ = (0,37 – 0,33)/(2,55·10 ^–3 – 1,6·10 ^–3) = 42 Ом

U_Д4 = (0,45+0,41)/2 = 0,43   В           R₄ = (0,43 – 0,41)/(3,45·10 ^–3 – 2,55·10 ^–3) = 22 Ом

U_Д5 = (0,48+0,45)/2 = 0,465 В           R₅ = (0,465 – 0,45)/(4,35·10 ^–3 – 3,45·10 ^–3) = 16 Ом

U_Д6 = (0,51+0,48)/2 = 0,495 В           R₆ = (0,495 – 0,48)/(5,3·10 ^–3 – 4,35·10 ^–3) = 15 Ом

U_Д7 = (0,53+0,51)/2 = 0,52   В           R₇ = (0,52 – 0,51)/(6,3·10 ^–3 – 5,3·10 ^–3) = 1 Ом

U_Д8 = (0,55+0,53)/2 = 0,54   В           R₈ = (0,54 – 0,53)/(7,3·10 ^–3 – 6,3·10 ^–3) = 1 Ом

U_Д9 = (0,58+0,55)/2 = 0,565 В           R₉ =  (0,565 – 0,55)/(9,8·10 ^–3 – 7,3·10 ^–3) = 4 Ом

Для обратной ветви:

U₁ = (1+0)/2 = 0,5  В               R₁ = (0,5 – 0)/(0,1·10 ^–6 – 0) =  5·10⁶ Ом

U₂ = (2+1)/2 = 1,5  В               R₂ = (1,5 – 1)/(0,14·10 ^–6 – 0,1·10 ^–6) = 12,5·10⁶ Ом

U₃ = (3+2)/2 = 2,5  В               R₃ = (2,5 – 2)/(0,19·10 ^–6 – 0,14·10 ^–6) = 10·10⁶ Ом

U₄ = (4+3)/2 = 3,5  В               R₄ = (3,5 – 3)/(0,25·10 ^–6 – 0,19·10 ^–6) = 8,3·10⁶ Ом

U₅ = (5+4)/2 = 4,5  В               R₅ = (4,5 – 4)/(0,3·10 ^–6 – 0,25·10 ^–6) = 10·10⁶ Ом

U₆ = (6+5)/2 = 5,5  В               R₆ = (5,5 – 5)/(0,36·10 ^–6 – 0,3·10 ^–6) = 8,3·10⁶ Ом

U₇ = (7+6)/2 = 6,5  В               R₇ = (6,5 – 6)/(0,48·10 ^–6 – 0,36·10 ^–6) = 4,16·10⁶ Ом

U₈ = (8+7)/2 = 7,5  В               R₈ = (7,5 – 7)/(0,56·10 ^–6 – 0,48·10 ^–6) = 6,25·10⁶ Ом

U₉ = (9+8)/2 = 8,5  В               R₉ = (8,5 – 8)/(1,75·10 ^–6 – 0,56·10 ^–6) = 0,42·10⁶ Ом

U₁₀ = (10+9)/2 = 9,5 В             R₁₀ = (9,5 – 9)/(2·10 ^–6 – 1,75·10 ^–6) = 2·10⁶ Ом

Полученные данные занесем в таблицу:

Таблица №2.

Прямая ветвь			Обратная ветвь
№	U, В	R, Ом	№	U, В	R·10 6, Ом
1.	0,105	140	1.	0,5	5
2.	0,27	70	2.	1,5	12,5
3.	0,37	42	3.	2,5	10
4.	0,43	22	4.	3,5	8,3
5.	0,465	16	5.	4,5	10
6.	0,495	15	6.	5,5	8,3
7.	0,52	1	7.	6,5	4,16
8.	0,54	1	8.	7,5	6,25
9.	0,565	4	9.	8,5	0,42
			10.	9,5	2

VI Раздел.  Построение графиков.

Построим график для прямой и обратной ветви и график зависимости R(U).

V Раздел.  Оценка  погрешностей вычислений.

Для прямой ветви

R, Ом	140	70	42	22	16	15	1	1	4
U, В	0,105	0,27	0,37	0,43	0,465	0,495	0,52	0,54	0,565
I, мА	0,75	0,85	0,95	0,9	0,9	0,95	1	1	2,5

ΔU = δ·U, т.к. КТП = 1,5, то

ΔU = 0,015·0,43 = 0,00645 В

ΔI = δ·I , т.к. КТП = 1,5, то

ΔI = 0,015·0,9·10^-3 = 13,5·10^-6 А

R = 22 ± 4,206 Ом

Т.к. ΔR = δ·R => δ = (ΔR/R)·100% =19,118%

Для обратной ветви

R·106, Ом	5	12,5	10	8,3	10	8,3	4,16	6,25	0,42	2
U, В	0,5	1,5	2,5	3,5	4,5	5,5	6,5	7,5	8,5	9,5
I, мкА	0,1	0,04	0,05	0,06	0,05	0,06	0,12	0,08	1,19	0,25

ΔU = δ·U = 0,015·2,5 = 0,0375 В

ΔI = δ·I = 0,015·0,05·10^-6 = 0,00075·10^-6 А

R = 10·10⁶ ± 1,7103·10⁶

δ = (ΔR/R)·100% =17,103%