Тема: Дослідження напівпровідникових діодів.

Лабораторна робота №1

 

Мета: 1. Побудовати і дослідити вольт-амперну характеристику (ВАХ) напівпровідникового діоду.

 

2. Розрахувати статичний опір діоду.

 

Короткі відомості:

Одним з достоїнств Elecrtronics Workbench є можливість змоделювати ситуації, що виникають при самих різних рівнях приладової оснащеності дослідника, і освоїти методики вимірювання, відповідні цім рівням.

Основні переваги програми

Економія часу. Робота в реальній лабораторії вимагає великих часових витрат на підготовку експерименту. Тепер, з появою Electronics Workbench, електронна лабораторія завжди буде під рукою, що дозволяє зробити вивчення електричних схем доступнішим.

Достовірність вимірювань. В природі не існує двох абсолютно однакових елементів, тобто всі реальні елементи мають великий розкид значень, що приводить до погрішностей в ході проведення експерименту. У Electronics Workbench всі елементи описуються строго встановленими параметрам, тому кожного разу в ході експерименту повторюватиметься результат, визначуваний тільки параметрами елементів і алгоритмом розрахунку.

Зручність проведення вимірювань. Навчання неможливе без помилок, а помилки в реальній лабораторії деколи дуже дорого обходяться експериментатору. Працюючи з Electronics Workbench, експериментатор застрахований від випадкової поразки струмом, а прилади не вийдуть з ладу із-за неправильно зібраної схеми. Завдяки цій програмі у розпорядженні користувача є такий широкий набір приладів, який навряд чи буде доступний в реальному житті. Таким чином, у Вас завжди є унікальна можливість для планування і проведення широкого спектру досліджень електронних схем при мінімальних витратах часу.

Графічні можливості. Складні схеми займають достатньо багато місця, зображення при цьому прагнуть зробити щільнішим, що часто приводить до помилок в підключенні провідників до елементів ланцюга. Electronics Workbench дозволяє розмістити схему так, щоб були чітко видно всі з'єднання елементів і одночасно вся схема цілком. Можливість зміни кольору провідників дозволяє зробити схему зручнішою для сприйняття. Можна відображати різними кольорами і графіки, що дуже зручно при одночасному дослідженні декількох залежностей.

Стандартний інтерфейс Windows. Програма Electronics Workbench використовує стандартний інтерфейс Windows, що значно полегшує її використання. Інтуїтивність і простота інтерфейсу роблять програму доступною будь-якому, хто знайомий з основами використання Windows.

 

Елементи схеми дослідження:

Компонент "заземлення" має нульову напругу і таким чином забезпечує початкову точку для відліку потенціалів. Не всі схеми потребують заземлення для моделювання, проте будь-яка схема, що містить: операційний підсилювач, трансформатор, кероване джерело, осцилограф, повинна бути обов'язково заземлена, інакше прилади не проводитимуть вимірювання або їх свідчення виявляться неправильними.

Вузол застосовується для з'єднання провідників і створення контрольних крапок. До кожного вузла може під'єднуватися не більше чотирьох провідників. Після того, як схема зібрана, можна вставити додаткові вузли для підключення приладів.

ЕРС джерела постійної напруги або батареї вимірюється у Вольтах і задається похідними величинами (від мкВ до кВ). Короткою жирною межею в зображенні батареї позначається вихід, що має негативний потенціал по відношенню до іншого виходу.

 

Струм через діод може протікати тільки в одному напрямі - від анода А до катода К. Стан діода (провідне або непровідне) визначається полярністю прикладеної до діода напруги.

Опір резистора вимірюється в Омах і задається похідними величинами (від Ом до МОм).

Вольтметр використовується для вимірювання змінної і постійної напруги. Виділена товстою лінією сторона прямокутника, що зображає вольтметр, відповідає негативній клемі.

Амперметр використовується для вимірювання змінного і постійного струму. Виділена товстою лінією сторона прямокутника, що зображає амперметр, відповідає негативній клемі.

 

Хід роботи:

 

1. Побудова ВАХ діоду.

 

1.1 Підключення діоду на пряму напругу. Відрийте файл 3 (рис. 1). Підключить схему (для цього на файлі 3 натисніть кнопку 1 у верхньому правому куті). Послідовно встановлюючи значення ЕРС джерела живлення схеми рівними 0 В, 0.5 В, 1 В, 2 В, 3 В, 4 В і 5 В запишіть значення напруги U_пр і струму І_пр діода в таблицю 1.

 

Рисунок 1 – Схема дослідження

 

Таблиця 1 – Результати дослідження

Е,В	Unp, мВ	ІПР мА
0.5

 

1.2 Підключення діоду на зворотну напругу. Переверніть діод. Послідовно встановлюючи значення ЕРС джерела живлення рівними 0 В, 5 В, 10 В, 15 В запишіть значення струму І_зв і напруги U_зв в таблицю 2.

 

Таблиця 2 – Результати дослідження

Е,В	UЗВ. В	IЗВ, мкА

 

1.3 За одержаними даними побудуйте графіки І_пр=f(U_пр) і I_зв=f(U_зв)

 

Побудова графіків ВАХ.

Рисунок 2 - Пряма гілка ВАХ

Рисунок 3 - Зворотна гілка ВАХ

2. Обчисліть опір діоду при постійному струмі І_пр = 4 мА за формулою

 

R_ст= U_пр/I_пр

 

3. Зробіть висновок відносно зміни напруги і струму при прямому та зворотному підключенні діоду, складіть звіт з лабораторної роботи.

 

Контрольні питання:

 

1. Коли застосовують паралельне включення діодів?

2. Як змінюється сила струму через діод при його прямому та зворотному підключенні?

3. Яки чином підключається в електричну схему стабілітрон і який ефект використовується у його роботі?