Випрямлення змінного струму напівпровідниковим діодом

Обладнання: 1) напівпровідникові діоди на підставці, 2) трансформатор універсальний, 3) реостат на 3000 Ом і 0,3А, 4) гальванометр демонстраційний від амперметра, 5) осцилограф шкільний, 6) дроти сполучні.

Для демонстрації однонапівперіодного випрямлення змінного струму збирають установку, як показано на рис.23. Змінний струм беруть від освітлювальної мережі через шкільний універсальний трансформатор з котушками на 220 і 6 В. До половини вторинної котушки трансформатора включаються послідовно напівпровідниковий діод, демонстраційний гальванометр від амперметра і реостат, як показано на схемі. (рис.24)

Рис.23 Демонстрація однонапівперіодного випрямлення змінного струму напівпровідниковим діодом

Рис.24 Схема однонапівперіодного випрямлення змінного струму а; графіки напруги б і струму у вторинному ланцюзі в

При замиканні первинного ланцюга трансформатора гальванометр виявляє постійний за напрямом струм. Вчитель пояснює, що під дією зовнішньої змінної напруги, графік якої показаний на малюнку б, замикаючий шар напівпровідникового діода «пульсує»: міняється його товщина і опір. Це створює сприятливі умови для проходження електричного струму від діркового напівпровідника до електронного (пропускний напрям) і несприятливі умови для проходження струму в зворотному напрямі; Інакше кажучи, впродовж одного напівперіоду струм проходить через діод, впродовж другого напівперіоду він стає настільки слабким, що практично його можна не брати до уваги.

Потім в ланцюг вторинної котушки трансформатора включають обидва діоди і демонструють двонапівперіодне випрямлення змінного струму.

Рис.25 Демонстрація двонапівперіодного випрямлення змінного струму напівпровідниковими діодами

Рис.26 Схема двонапівперіодного випрямлення змінного струму а; графік напруги б і струму у вторинному ланцюзі в

Установку збирають по рис.25, де представлена схема а включення приладів, графіки напруги б і струму у вторинному ланцюзі при двонапівперіодному випрямленні в. При зборці установки ліві клеми діодів з’єднують з крайніми клемами вторинної котушки трансформатора, а праві — замикають накоротко. Між загальною точкою діодів і середньою клемою котушки трансформатора включають демонстраційний гальванометр з навантаженням реостатом 3 кОм. В порівнянні з першим дослідом струм в ланцюзі збільшується приблизно в два рази.

За наявності в школі електронного осцилографа корисно показати форми кривої вихідної напруги і випрямлених діодами струмів. Установки для дослідів залишаються попередніми з тією різницею, що з ланцюга забирається гальванометр і для отримання кривої напруги осцилограф з’єднують із клемами вторинної котушки трансформатора, а для спостереження кривих струму — із клемами реостата навантаження.

По закінченні відмічають основні переваги напівпровідникових діодів в порівнянні з діодами з нагрівним катодом: триваліший термін служби, велика механічна міцність, значно менша вага і розміри і, нарешті, висока економічність. Ці переваги забезпечили напівпровідниковим діодам широке практичне застосування в різних областях сучасної техніки.