Звіт лабораторія 2

вивчити принцип дії випрямного діода і стабілітрона, побудувати його статичні характеристики (ВАХ), досліджувати динамічний режим роботи діодів.

Використовувані технічні та програмні засоби: персональний комп'ютер (процесор Pentium і вище, ОЗУ 16 МВ або вище, HDD не менше 1 GB) з операційною системою Windows 95 або вище. Прикладна програма (пакет) MicroCAP v. 7.0.

1. Дослідження параметрів випрямного діода.

Було потрібно побудувати схему в макетеmicrocap.

Схема зображена на малюнку 1.1.

Побудова ВАХ напівпровідникових випрямних діодів (D1, D2).

ВАХ зображена на малюнку 1.2.

Дослідження впливу параметрів моделі на ВАХ діода.

Малюнок 1.1 - Схема.

Малюнок 1.2 - ВАХ.

1.2. Розрахунок по ВАХ коефіцієнта випрямлення діода, прямого і зворотного диференціального опору діода.

Далі потрібно було знайти коефіцієнт випрямлення цих діодів (k) і диференціальні пряме і зворотне опір (R пр, Rобр).

Задамося збільшенням = 25мА для струму при прямому включенііI = 50мА =>

Задамося збільшенням = 10нА для струму при зворотному включенііI = 15На =>

.

1.3 Виконання покрокового зміни параметрів діодів:

параметра RS (лінійне, від 1 до 5 з кроком 0.5 Ом, для діода D1);

Результат побудови показаний на малюнку 1.3.

Малюнок 1.3 - Покрокове зміна параметра RS.

- параметра IS (логарифмічна, від 10 нА до 100 нА з кроком 2, для діодів D1 і D2);

Результат побудови показаний на малюнку 1.4.

Малюнок 1.4 - Покрокове зміна параметра IS.

параметра RL; Результат побудови показаний на малюнку 1.5.

Малюнок 1.5 - Покрокове зміна параметра RL.

параметра BV (лінійне, з 3 В до 10 В з кроком 2 В, для діода D2).

Результат побудови показаний на малюнку 1.6

Малюнок 1.6 - Покрокове зміна параметра BV.

Висновок: з отриманих ВАХ слід, що:

збільшуючи параметрRSми збільшуємо пряме диференціальне опір діода;

збільшуючи параметрIS- збільшуємо і пряме диференціальне опір і зворотне диференціальне опір діода;

увелічіваяRLіBV- зменшуємо зворотне диференціальне опір діода.

2.1. Побудова схеми. Схема зображена на малюнку 2.1.

Малюнок 2.1 - Схема.

Побудова тимчасової діаграми роботи схеми (представлено на малюнках 2.2).

Малюнок 2.2 - Тимчасова діаграма.

При виключенні діода спочатку розряджається дифузійна ємкість. Струм через діод миттєво змінюється на протилежний, але пряме напруга падає до нуля поступово. Ця ділянка - час розсмоктування неосновних носіїв tрас. При зміні полярності напруги на переході виникає бар'єрна ємність, яку потрібно зарядити. «Зарядка» відбувається через резистор Rогр від джерела живлення, постійна часу заряду  = Сб Rогр. У міру «зарядки» зворотний потік зменшується до деякого постійного значення I0 + Iут + Iтг.

При позитивному напрузі у діода виникає і починає заряджатися дифузійна ємкість Сд. Її заряд (процес накопичення неосновних носіїв) ведеться від джерела живлення через резистор Rогр. Таким чином, дифузійна ємність Сд при включенні діода заряджається поступово, практично не впливаючи на форму напруги на діоді.

Час виключення діода багато більше часу включення. Час виключення, протягом якого зворотний струм великий, називається часом відновлення діода tвосст.

Імпульсні і високочастотні діоди виконують точковими з метою зменшення бар'єрної ємності і, отже, прискорення перемикання.

2.2. Зміна параметрів моделі діода.

Висновок про вплив цих параметрів на вигляд перехідного процесу.

У звіті вкажіть, чому час вимикання діода перевищує часу включення.

Зміна параметра CJO, TTпредставлено на малюнку 2.3.

Малюнок 2.4 - Послідовна зміна параметра CJO.

CJO- бар'єрна ємність (утворюється двома провідними шарами напівпровідника по обидва боки від меж збідненого шару, які виконують роль обкладок конденсатора, і розташованим між ними збідненим шаром, який не проводить електричний струм і грає роль діелектрика) при нульовому зміщенні

TT-час переносу заряду

3. Побудова ВАХ стабілітрона.

3.1. Побудова схеми стабилитрона. Схема представлена ​​на малюнку 3.1.

Малюнок 3.1 - Схема стабилитрона.

Побудова ВАХ стабілітрона (представлена ​​на малюнку 3.2).

Малюнок 3.2 - ВАХ стабілітрона.

Напруга пробою стабілітрона залежить від ширини p-nперехода, яка визначається питомим опором.

Ширина p-nперехода в низьковольтних стабілітронах дуже маленька, а напруженість електричного поля потенційного бар'єру дуже велика. Все це створює умови для тунельного пробою.

Еквівалентна схема стабилитрона на ділянці стабілізації представлена ​​на малюнку 3.3.

Малюнок 3.3 - Еквівалентна схема стабилитрона

4. Дослідження найпростішого однополупериодного випрямляча.

Побудова схеми. Схема зображена на малюнку 4.1.

Малюнок 4.1 - Схема найпростішого однополупериодного випрямляча.

Побудова тимчасових діаграм напруг на джерелі V1, нагрузкеR1 і діодеVD1, а також струму через діодI (VD1).

Тимчасові діаграми представлені на малюнку 4.2.

Малюнок 4.2 - Часові діаграми найпростішого однополупериодного випрямляча.

З малюнка видно, що на виході залишається тільки позитивна частина синусоїди, тобто немає негативного напруги.

5. Дослідження параметричного стабілізатора напруги.

Побудова схеми. Схема представлена ​​на малюнку 5.1.

Малюнок 5.1 - Схема параметричного стабілізатора напруги.

Побудова амплітудної характеристики. АХ представлена ​​на малюнку 5.2.

Малюнок 5.2 - АХ параметричного стабілізатора напруги.

Як тільки напруга на стабілітроні досягає напруги стабілізації, настає лавинний пробій, збільшується струм через стабілітрон і посилюється падіння напруга на резисторі Rбалл. відповідно напруга на навантаженні трохи зменшується. Це призводить до зменшення струму через стабілітрон і баластний резистор і відновленню напруги на навантаженні рівним Uст. Для забезпечення можливості стабілізації і при зниженнях вхідної напруги робоча точка на ВАХ стабілітрона вибирається поблизу точки (Ucт ном, Icт ном).

Марка діода Д2Ж

6.1 Заповнення таблиці значень прямої гілки ВАХ за відомою довідкової характеристиці відповідно до заданого варіанту.

ВАХ досліджуваної моделі напівпровідникового діода Д2Ж представлена ​​на малюнку 6.1

Малюнок 6 - ВАХ діода Д2Б

Значення представлені в таблиці 2.

Таблиця 2 - Значення.

Об'ємний опір: RS = 125.355 Ом

Похибка побудови 9.1%

Малюнок 6.2 - Пряма гілка ВАХ.

6.2. Отримання значень зворотного опору RL (опору витоку) і напруги лавинного пробою BV діода по зворотної гілки ВАХ

Побудова зворотної гілки ВАХ. Побудова показано на малюнку 6.3.

Значення представлені в таблиці 3.

Параметри представлені в таблиці 3.1.

Таблиця 3 - Значення.