Исследование периодических процессов в цепях с полупроводниковым диодом

Страницы работы

Содержание работы

ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

Кафедра “Теоретические основы электротехники”

Лабораторная работа № 34

“Исследование периодических процессов в цепях с полупроводниковым диодом”

Проверил:

Выполнил:

Михайлов Ю.А.                                                                                студент группы эс-605

Осипов В.Н.

Санкт-Петербург

2008

ВВЕДЕНИЕ

Цель работы– изучение особенностей периодических процессов в цепях с нелинейными элементами. В качестве нелинейного элемента использован полупроводниковый диод.

ПРОГРАММА РАБОТЫ

  1. Исследование периодических процессов при последовательном соединении диода с активной нагрузкой.
  2. То же, с активно-емкостной нагрузкой.
  3. То же, с активно-индуктивной нагрузкой.

Таблица 1

Характеристика измерительных приборов

Наименование и тип прибора

Система прибора

Класс точности

Заводской номер

Предел измерений

Цена деления

Миллиамперметр

ЭМ

0,5

81444

50 мА

0,5 мА

Вольтметр

ЭМ

0,5

56974

15 В

0,1 В

Ваттметр

ФД

0,5

82107

150 Вт

1 Вт

КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ТЕОРИИ

Одним из нелинейных элементов с несимметричной вольтамперной характеристикой (ВАХ) является полупроводниковый диод. На рис. 1 изображена ВАХ кремниевого диода В-200. В практических расчетах реальную харак­теристику часто заменяют идеализирован­ной, состоящей из прямолинейных отрез­ков. При этом процессы в цепи, содержащей нелинейный элемент, можно рассчитать методом кусочно-линейной аппроксимации.

Рис. 1

На рис. 2,а изображена характеристика идеализированного диода (ИД), сопротивление которого в проводящем состоянии равно нулю, в непроводящем – бесконеч­ности. На рис. 2,б представлена аппрокси­мация ВАХ диода при малых напряжениях (1...1,5 В). Согласно такой аппроксимации, ток в проводящем на­правлении начинает протекать при достижении на диоде положитель­ного напряжения, равного пороговому . Тангенс угла наклона  (рис. 2,б) пропорционален сопротивлению диода в прямом направле­нии (;  – дифференциальное сопротивление диода;  – масштабный коэффициент).

Рис. 2

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Работа выполняется по схеме на рис. 3.

Рис. 3

  1. Исследование периодических процессов при последовательном соединении диода с активной нагрузкой

Выполнение первого пункта программы производится по схеме рис. 3,а при трех различных значениях сопротивлениях нагрузки. Результаты опыта занесены в таблицу 1.

Таблица 1

Результаты опыта с активной нагрузкой

№ п/п

Данные наблюдений

Данные расчета

, В

, А

, Вт

, Ом

, В

, Вт

, ВА

1

6,7

0,03

0,15

75

2,25

0,068

0,201

0,746

2

6,7

0,02

0,1

167

3,34

0,067

0,134

0,746

3

6,7

0,0125

0,07

270

3,375

0,042

0,084

0,796

Пример расчета (для 1 опыта):

 (Вт);

 (ВА);

.

  1. Исследование периодических процессов при последовательном соединении диода с активно-емкостной нагрузкой

Выполнение второго пункта программы производится при том же входном напряжении для двух пар значений сопротивления и емкости по схеме рис. 1,б. Результаты опыта занесены в таблицу 2.

Таблица 2

Результаты опыта с активно-емкостной нагрузкой

№ п/п

Данные наблюдений

Данные расчета

, В

, А

, Вт

, Ом

, мкФ

, с

, с

, с

, ВА

, с

1

6,7

0,017

0,1

276

30

8,5

12

---

0,114

0,878

0,499

2

6,7

0,0135

0,075

276

10

8,5

20

1,5

0,090

0,829

0,593

Пример расчета (для 1 опыта):

 (ВА);

;

 (рад);

 (с).

  1. Исследование периодических процессов при последовательном соединении диода с активно-индуктивной нагрузкой

Третий пункт программы выполняется по схеме рис. 1,в при одном значении сопротивления нагрузки и двух значениях индуктивности. Результаты опыта занесены в таблицу 3.

Таблица 3

Результаты опыта с активно-индуктивной нагрузкой

№ п/п

Данные наблюдений

, В

, А

, Ом

, Гн

, мс

1

6,7

20

8

1,28

14,5

2

6,7

28

8

0,5

13

На рис. 4 и 5 представлены временные диаграммы для каждого опыта.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

При работе диода на активную нагрузку получается пульсирующий ток и напряжения. Данный пульсирующий ток можно сгладить, применяя либо емкостную нагрузку, либо индуктивную нагрузку.

При активной нагрузке все процессы происходят мгновенно, а, следовательно, кривые тока и напряжения представляют собой полупериод синусоиды.

При емкостной нагрузке пульсации сглаживаются в результате разряда конденсатора в момент запирания диода.

При индуктивной нагрузке пульсации сглаживаются в результате отдачи энергии, накопленной индуктивностью, в закрытый для диода полупериод.

Похожие материалы

Информация о работе