Лекции.Орг

Поиск:


Устал с поисками информации? Мы тебе поможем!

Полупроводниковый диод




Как правило, полупроводниковый диод представляет собой монокристалл полупроводника с донорной или акцепторной примесью, в котором различными способами создается область с противоположной проводимостью. В месте контакта областей образуется p – n переход. Кристалл с присоединенными в соответствующих местах контактными проводами выводов помещается в металлический (с изоляторами), керамический, стеклянный или пластмассовый корпус. Вид вольтамперной характеристики обычного диода аналогичен приведенной выше характеристике p – n перехода.

Описание экспериментальной установки

Задачей работы является получение вольтамперных характеристик полупроводникового диода типа Д7Ж при различных температурах (диод помещен в термостат). Кнопочный переключатель позволяет перекоммутировать измерительные приборы при снятии прямой (нажат) и обратной (отжат) характеристик. Тем самым практически устраняется дополнительная погрешность, связанная с величиной собственных сопротивлений амперметра и вольтметра. Пределы измерений приборов также изменяются (указаны на лицевой панели), классы точности указаны на самих приборах.

Выполнение работы

Отключить термостат прибора. Включить прибор в сеть. Получить значения прямого и обратного токов соответственно для 10 – 15 значений прямого и обратного напряжений, начиная с обратной ветви характеристики. Построить график вольтамперной характеристики диода.

Включив термостат, повторить измерения для двух значений температуры, начиная с меньшего. Время установления постоянной температуры в термостате – порядка 7 минут, признак установления – мигание индикатора нагрева. Построить соответствующие графики на том же рисунке.

 

Контрольные вопросы

1. Проводимость в металлах, полупроводниках и диэлектриках.

2. Собственные и примесные полупроводники.

3. p – n переход. Вольт – амперная характеристика p – n перехода.

4. Полупроводниковый диод.


РАБОТА № 7

 

ИССЛЕДОВАНИЕ МОЩНОСТИ ИСТОЧНИКА ТОКА

 

Основные понятия

Источником напряжения называется устройство, с помощью которого происходит разделение зарядов на концах проводника, т.е. на концах проводника поддерживается постоянная разность потенциалов.

 
 

Рассмотрим цепь, содержащую последовательно соединенные источник, имеющий ЭДС e и внутреннее сопротивление r0, а также нагрузочный резистор R. Эквивалентная схема такой цепи изображена на рис. 1.

Рис.1.

По внешней части цепи – резистору R – и по внутренней части цепи – внутреннему сопротивлению источника – протекает, естественно, один и тот же ток I, который можно определить, используя закон Ома:

  (1)

При силе тока I полная мощность, развиваемая источником, будет равна:

  W0 = e I (2)

Это соотношение легко получить, разделив числитель и знаменатель в соотношении (3) из работы № 1 на время t, с учетом того, что, по определениям , q = I × t.

Часть мощности тратится бесполезно внутри элемента на нагревание его внутренних частей. Эту часть мощности называют мощностью внутренних потерь.

Она равна, согласно закону Джоуля – Ленца:

  W1 = I 2 r0 (3)

Мощность, развиваемая во внешней цепи, может быть использована для практических целей, поэтому ее называют полезной мощностью.

Если разность потенциалов на зажимах внешней цепи U, то полезная мощность:

  W = IU (4)

Чтобы выяснить зависимость полезной мощности от силы тока, удобно выразить ее как разность между полной и потерянной мощностью:

  W =e I - I 2r0 = I× (e - I r0) (5)

Из уравнения (5) следует, что кривая, выражающая зависимость полезной мощности от силы тока, является параболой. Она касается оси тока в двух точках, т.е. полезная мощность может быть равна нулю в двух случаях:

1) при I = 0, когда цепь разомкнута (внешнее сопротивление R ® ¥),

2) при e - I r0 = 0.Это достигается при R, стремящемся к нулю (режим короткого замыкания).

Условием максимума функции зависимости полезной мощности от тока является равенство нулю производной

  , откуда. e ‑ 2× Imax r0=0, (6)

где Imax – сила тока, соответствующая максимальной полезной мощности. Далее следует, что

  (7)

Сравнив (7) и (1), получим, что полезная мощность достигает максимального значения при равенстве внешнего и внутреннего сопротивлений R = r0.

Отношение полезной мощности источника к его полной мощности называется коэффициентом полезного действия (КПД).

  (8)

Напряжение во внешней цепи U меньше Э.Д.С. e на величину падения напряжения на внутреннем сопротивлении, поэтому можно написать:

  (9)

Из формулы (9) следует, что с увеличением силы тока h линейно убывает.

Для выяснения зависимости h от сопротивления удобно представить его в виде:

  (10)

Поделив числитель и знаменатель на R, получим:

  (11)

Отсюда следует, что при ,h® 1. Однако при этом полезная мощность стремится к нулю, поэтому условие наибольшего значения коэффициента полезного действия с практической точки зрения не представляет интереса.

При R = r0, когда полезная мощность достигает максимума, , a , т.е. 50 %.

 






Дата добавления: 2015-09-20; Мы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 459 | Нарушение авторских прав | Изречения для студентов


Читайте также:

Поиск на сайте:

Рекомендуемый контект:





© 2015-2021 lektsii.org - Контакты - Последнее добавление

Ген: 0.006 с.