ЭиС1 / ЭиС_Лаб.Раб.1_БатаевАС
.pdfМинистерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ» (ТУСУР)
Кафедра комплексной информационной безопасности электронно-
вычислительных систем (КИБЭВС)
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЫПРЯМИТЕЛЬНОГО ДИОДА
Отчет по лабораторной работе №1 по дисциплине «Электроника и схемотехника 1»
Вариант №3
Студент гр. 731-2
А.С. Батаев
25.11.2022
Руководитель
Доцент каф. КИБЭВС, к.т.н., доцент
_______ А.Н. Мальчуков
25.11.2022
Томск 2022
Введение
Цель работы – снятие и анализ вольтамперных характеристик полупроводникового выпрямительного диода.
Постановка задачи. Вычислить ток диода 1N4150 при обратном и прямом смещениях. Затем проделать тоже самое при помощи мультиметра,
прикрепляя схемы с показанием мультиметра, формулы и расчеты к заданиям. Построить прямую и обратную ветви ВАХ.
По полученным данным построить графики Iпр(Uпр) и Iоб(Uоб)
согласно требованиям методического пособия. Определить напряжение изгиба.
Далее, собрать схему для диода 1N4150, следуя указаниям из методического пособия измерить величину напряжения изгиба.
Сделать выводы о проделанной работе.
1 ОПИСАНИЕ РАБОТЫ С МУЛЬТИМЕТРОМ
Задание: собрать схему для заданного вариантом диода, записать показания напряжения при прямом смещении, затем поменять полярность источника и записать показания напряжения при обратном смещении.
Вычислите ток диода при прямом Iпр и обратном Iоб смещениях согласно формулам (1) и (2).
Собранные схемы при прямом (рисунок 1.1) и обратном (рисунок 1.2)
смещениях, расчеты и обозначения элементов, представлены ниже. Диод согласно варианту: 1N4150.
2
Рисунок 1.1 – Схема для измерения напряжения при прямом направлении При = 697,1 мВ, R = 1кОм, E=5В рассчитаем по формуле (1) ток
диода.
Формула (1): = = (мА)
Далее изменим полярность источника питания Е в схеме на рисунке 1.1.
Рисунок 1.2 – Схема для измерения напряжения при обратном направлении При = -5.0000 В, R = 1кОм, E=-5В рассчитаем по формуле (2) ток
диода.
Формула (2): |
|
= |
( ) |
= (А) |
|
|
3
Собранные схемы для измерения тока на диоде в прямом (рисунок 1.3)
и обратном (рисунок 1.4) направлениях представлены ниже, диод, согласно варианту, 1N4150.
Рисунок 1.3 – Схема для измерения тока на диоде в прямом направлении, при помощи мультиметра
Изменим полярность источника в схеме на рисунке 1.3.
Рисунок 1.4 – Схема для измерения тока на диоде в обратном направлении, при помощи мультиметра
Таким образом, была получена более точная характеристика измерений. Расчеты верны.
4
2 |
ПОСТРОЕНИЕ ВЕТВЕЙ ВАХ |
|
Задание: построить прямую ветвь ВАХ, собрать схему для диода |
||
1N4150, записать значения напряжения , тока |
и вычислить для них по |
|
формуле (3) сопротивление |
. Построить график. |
|
Ветвь ВАХ и расчет |
по формуле (3) |
представлен ниже, значения |
источника питания использованы согласно методическому пособию, значения для напряжения и тока , представлены в таблице 2.1 для наглядности.
Формула (3):
Рисунок 2.1 – Схема для измерения тока и напряжения на диоде при помощи амперметра и вольтметра
Рисунок 2.2 – Схема для измерения тока и напряжения на диоде при помощи амперметра и вольтметра
5
Рисунок 2.3 – Схема для измерения тока и напряжения на диоде при помощи амперметра и вольтметра
6
Таблица 2.1 – Расчеты
Е, В |
|
, мB |
|
|
, мA |
, Ом |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
697,1 |
|
|
|
4,303 |
162,0033 |
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
689,4 |
|
|
|
3,311 |
208,215 |
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
679,2 |
|
|
|
2,321 |
292,6325 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
663,2 |
|
|
|
1,336 |
496,4072 |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
629,7 |
|
|
|
0,3703 |
1700,513 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0,9 |
|
622,2 |
|
|
|
0,2778 |
2239,741 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0,8 |
|
612 |
|
|
|
0,188 |
3255,319 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0,7 |
|
596,4 |
|
|
|
0,1036 |
5756,757 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0,6 |
|
566,6 |
|
|
|
0,0333 |
17015,02 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0,5 |
|
497,3 |
|
|
|
0,002735 |
181828,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0,4 |
|
399,5 |
|
|
|
0,000451 |
885809,3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0,3 |
|
299,7 |
|
|
|
0,000301 |
995681,1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0,2 |
|
199,8 |
|
|
|
0,0002 |
999000 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0,1 |
|
99,9 |
|
|
|
0,0001 |
999000 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
0 |
|
|
|
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Пример расчета |
для значения 0,8. |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
7
Рисунок 2.2 – График прямой ВАХ
Точка изгиба примерно равна 612 мВ.
Задание: Построить обратную ветвь ВАХ, записать значения для напряжения и тока и рассчитать для них Установить значения источника питания в должном порядке: 0 В, -4 В, -5 В, -6 В, -10 В, -15 В,
выбрать точки в зависимости от пробивного напряжения диода (10 - 15 точек),
чтобы построить обратную ветвь ВАХ диода. Построить график.
Рассчитать по формуле (4).
Формула(4):
Рисунок 2.3 – Построение обратной ветви ВАХ
8
Рисунок 2.4 – Построение обратной ветви ВАХ
Рисунок 2.5 – Построение обратной ветви ВАХ Расчеты представлены в таблице 2.
Таблица 2.2 – Расчеты значений
E, В |
, В |
, мА |
, кОм |
|
|
|
|
0 |
0 |
0 |
0 |
-4 |
-3,996 |
-0,003996 |
1000 |
-5 |
-4,995 |
-0,004995 |
1000 |
-6 |
-5,994 |
-0,005994 |
1000 |
-10 |
-9,99 |
-0,00999 |
1000 |
-15 |
-14,98 |
-0,01498 |
1000 |
-70,8 |
-70,6 |
-0,1981 |
356,3857 |
-71 |
-70,62 |
-0,3753 |
188,1695 |
-71,2 |
-70,64 |
-0,5627 |
125,5376 |
-71,4 |
-70,65 |
-0,7541 |
93,68784 |
-71,6 |
-70,65 |
-0,9474 |
74,57251 |
|
|
9 |
|
Пример расчета для значения -70,8.
Рисунок 2.6 – График обратной ВАХ
Рассчитаем по формуле (4) значения в рабочих точках: = 4 мА, =
0,4 мА, = 0,2 мА и в точке |
= -5 В. |
|||||||||||
= 4 мА, |
|
|
|
|
|
|
|
|
; |
|||
|
|
|
|
|
||||||||
= 0,4 мА, |
|
|
|
|
; |
|||||||
|
|
|||||||||||
= 0,2 мА, |
|
|
|
|
; |
|||||||
|
|
|||||||||||
= -5 В, |
|
|
|
|
. |
|||||||
|
|
|
||||||||||
Проанализировав график на рисунке 2.6, определяем напряжение изгиба. В данном случае оно приблизительно равно -70.6 В.
3 ВАХ НА ОСЦИЛЛОГРАФЕ
Задание: для получения вольт-амперной характеристики на осциллографе необходимо собрать цепь, которая приведена на рисунке 3.1.
10