При выполнении работы мы познакомились с принципом работы полупроводникового диода и его включением в электрическую цепь, а также измерили его основные параметры и рассчитали дифференциальное сопротивление при различных значениях напряжения. Нами была построена вольт-амперная характеристика диода (т.е. зависимость тока через диод от напряжения на нем), используя измеренные значения тока и напряжения, и зависимость дифференциального сопротивления диода от напряжения используя рассчитанные значения. В результате произведенных измерений и вычислений мы убедились, что:
- прямой ток через диод намного больше обратного, то есть диод пропускает ток преимущественно в одном направлении;
- ток через диод изменяется при изменении напряжения по нелинейному закону вблизи 0 и линейно при больших напряжениях;
- дифференциальное сопротивление диода вблизи 0 (на нелинейном участке вольт-амперной характеристики) зависит от приложенного напряжение, а при больших напряжениях (на линейном участке) постоянно;
- при изменении полярности приложенного напряжения дифференциальное сопротивление диода меняется на несколько порядков;
- диод представляет собой электронный ключ с 2 состояниями (характеризующимися существенно различными дифференциальными сопротивлениями), переключающийся при измени полярности приложенного напряжения; конечным состояниям ключа соответствуют области с постоянным (не зависящим от напряжения) дифференциальным сопротивлением; промежуточное состояние ключа (во время переключения) соответствует области с нелинейно зависимостью тока от напряжения.
Таким образом, можно использоваться диод либо как ключ, пропускающий ток только в одном направлении, используя линейные участки ВАХ, либо как нелинейный элемент, используя нелинейный участок вольт-амперной характеритистики.
Приложение 1
Вычисление тока через диод.
RV = 200Ом
Определим ток через вольтметр IV для всех измерений:
Прямое включение Обратное включение
IV1 = 0,05/200 = 0.25(A10-3); IV1 = 0.5/200 = 0,0025 (A10-6);
IV2 = 0,1/200 = 0,5(A10-3); IV2 = 1/200 = 0,005 (A10-6);
IV3 = 0,15/200 = 0,75 (A10-3); IV3 = 1,5/200 = 0,0075 (A10-6);
IV4 = 0,2/200 = 1 (A10-3); IV4 = 2/200 = 0,01 (A10-6);
IV5 = 0,25/200 = 1,25 (A10-3); IV5 = 2,5/200 = 0,0125 (A10-6);
IV6 = 0,3/200 = 1,5 (A10-3); IV6 = 3/200 = 0,015 (A10-6);
IV7 = 0,35/200 = 1,75 (A10-3); IV7 = 3,5/200 = 0,0175 (A10-6);
IV8 = 0,4/200 = 2 (A10-3); IV8 = 4/200 = 0,02 (A10-6);
IV9 = 0,45/200 = 2,25 (A10-3); IV9 = 4,5/200 = 0,0225 (A10-6);
IV10 = 0,5/200 = 2,5 (A10-3). IV10 = 5/200 = 0,025 (A10-6).
Определим ток через диод Id для всех измерений:
Прямое включение Обратное включение
Id1 = 0,04 –0,25= 0,21 (A10-3); Id1 = 11– 0,0025= 10,998 (A10-6);
Id2 = 0,17–0,5= 0,33(A10-3); Id2 = 16 – 0,005= 15,995 (A10-6);
Id3 = 1,6–0,75 = 0,85 (A10-3); Id3 = 24 – 0,0075= 23,99 (A10-6);
Id4 = 3 –1= 2(A10-3); Id4 = 30 – 0,01= 29,99 (A10-6);
Id5 = 7 – 1,25= 5,75 (A10-3); Id5 = 37 – 0,0125= 36,988 (A10-6);
Id6 = 15 –1,5= 13,5 (A10-3); Id6 = 50 – 0,015= 49,985 (A10-6);
Id7 = 20 – 1,75 = 18,25 (A10-3) ; Id7 = 64– 0,0175= 63,983 (A10-6);
Id8 = 60 – 2 = 58(A10-3); Id8 = 107– 0,02= 106,98 (A10-6);
Id9 = 110– 2,25= 107,75 (A10-3); Id9 = 140 –0,0225= 139,98 (A10-6);
Id10 = 180 – 2,5= 177,5 (A10-3) . Id10 = 200 –0,025 = 199,998 (A10-6).
Приложение 2
Расчет дифференциального сопротивления диода.
Прямое включение Обратное включение
103=416,7 (Ом) Rдиф1 = 
106=0.1(Ом106)
Rдиф2 = 
103=96,2 (Ом) Rдиф2 = 
106=0,083 (Ом106)
Rдиф3 = 
103=43,5 (Ом) Rдиф3 = 
106=0,072 (Ом106)
Rдиф4 = 
103=13,3 (Ом) Rдиф4 = 
106=0,055 (Ом106)
Rдиф5 = 
103=10,5 (Ом) Rдиф5 = 
106=0,038 (Ом106)
Rдиф6 = 
103=6,5 (Ом) Rдиф6 = 
106=0,026 (Ом106)
Rдиф7 = 
103=1,3 (Ом) Rдиф7 = 
106=0,015 (Ом106)
Rдиф8 = 
103=1 (Ом) Rдиф8 = 
106=0,012 (Ом106)
Rдиф9 = 
103=0.7(Ом) Rдиф9 = 
106=0,008 (Ом106)
Вычисление среднеарифметического значения напряжения Ud’
Прямое включение Обратное включение
Ud1’ = 
=0,075 (В) Ud1’ = 
=0,75 (В)
Ud2’ = 
=0,125 (B)
Ud2’ = 
=1,25 (B)
Ud3’
= 
=0,175 (B) Ud3’
= 
=1,75 (B)
Ud4’
= 
=0,225 (B) Ud4’
= 
=2,25 (B)
Ud5’
= 
=0,275 (B) Ud5’
= 
=2,75 (B)
Ud6’
= 
=0,325 (B) Ud6’
= 
=3,25 (B)
Ud7’
= 
=0,375 (B) Ud7’
= 
=3,75 (B)
Ud8’
= 
=0,425 (B) Ud8’
= 
=4,25 (B)
Ud9’ = 
=0,475 (B) Ud9’ = 
=4,75 (B)
Приложение 3
Расчет погрешности измерений.
Абсолютная погрешность измерений:
ΔUi = U’di ∙ δ, ΔIi = I’i ∙ δ,
Где U’di - среднеарифметическое значение напрояжения , В;
I’i – ток, который находим из графика ВАХ для U’di, А;
δ – относительная погрешность (КТП).
КТП 98,5%
Прямое включение Обратное включение
ΔUd1’ = 0,075*0.015=0,0011 (B) ΔUd1’ = 0,75*0.015=0,011 (B)
ΔUd2’ = 0,125*0.015=0,0019 (B) ΔUd2’ = 1,25*0.015=0,19 (B)
ΔUd3’ = 0,175*0.015=0,0026 (B) ΔUd3’ = 1,75*0.015=0,36 (B)
Ud4’ = 0,225*0.015=0,0034 (B) ΔUd4’ = 2,25*0.015=0,45 (B)
ΔUd5’ = 0,275*0.015=0,0041 (B) ΔUd5’ = 2,75*0.015=0,55 (B)
ΔUd6’ = 0,325*0.015=0,0049 (B) ΔUd6’ = 3,25*0.015=0,75 (B)
ΔUd7’ = 0,375*0.015= 0,0056 (B) ΔUd7’ = 3,75*0.015=0,96 (B)
ΔUd8’ = 0,425*0.015=0,0064 (B) ΔUd8’ = 4,25*0.015=1,605 (B)
ΔUd9’ = 0,475*0.015=0,0071 (B) ΔUd9’ = 4,75*0.015=2,1 (B)
Прямое включение Обратное включение
ΔI1 = 0,21*0.015*10-3 = 0,003 (мА) ΔI1 = 10,998*0.015*10-6 =0,165 (мкА)
ΔI2 = 0,33*0.015*10-3 = 0,005 (мА) ΔI2 = 15,995*0.015*10-6 =0,24 (мкА)
ΔI3 = 0,85*0.015*10-3 = 0,013 (мА) ΔI3 = 23,99*0.015*10-6 = 0,36 (мкА)
ΔI4 = 2*0.015*10-3 = 0,03 (мА) ΔI4 = 29,99*0.015*10-6 =0,45 (мкА)
ΔI5 = 5,75*0.015*10-3 = 0,086 (мА) ΔI5 = 36,988*0.015*10-6 =0,55 (мкА)
ΔI6 = 13,5*0.015*10-3 = 0,203 (мА) ΔI6 = 49,985*0.015*10-6 =0,75 (мкА)
ΔI7 = 18,25*0.015*10-3 = 0,274 (мА) ΔI7 = 63,983*0.015*10-6 =0,96(мкА)
ΔI8 = 58*0.015*10-3 =0,87 (мА) ΔI8 = 106,98*0.015*10-6 =1,605 (мкА)
ΔI9 = 107,75*0.015*10-3 = 1,616 (мА) ΔI9 = 139,98*0.015*10-6 =2,1(мкА)
ΔRi = 
Так как погрешность одинакова (амперметр и вольтметр – мультиметры одной модели) получаем:
ΔRi = 
Прямое включение Обратное включение
ΔR1
= 
= 0,0016 (Ом) ΔR1 = 
=0,017 (Ом)
ΔR2
= 
=0,0027 (Ом) ΔR2 = 
=0,028 (Ом)
ΔR3
= 
=0,0037 (Ом) ΔR3 = 
=0,038 (Ом)
ΔR4
= 
=0,0048 (Ом) ΔR4 = 
=0,048 (Ом)
ΔR5
= 
=0,0058 (Ом) ΔR5 = 
=0,058 (Ом)
ΔR6
= 
=0,0069 (Ом) ΔR6 = 
=0,071 (Ом)
ΔR7
= 
=0,0079 (Ом) ΔR7 = 
= 0,08 (Ом)
ΔR8
= 
= 0,0091 (Ом) ΔR8 = 
= 0,092 (Ом)
ΔR9
= 
= 0,01 (Ом) ΔR9 = 
=0,1 (Ом)
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.