Контрольные вопросы

1. Приведите классификацию катушек индуктивности.

2. Приведите основные параметры высокочастотных дросселей.

3. Приведите основные конструкции высокочастотных дросселей.

4. Приведите основные расчетные соотношения для определения индуктивности катушек.

5. Как маркируются высокочастотные дроссели и катушки индуктивности?

6. Приведите классификацию трансформаторов.

7. Приведите основные параметры трансформаторов.

8. Приведите основные конструкции трансформаторов.

9. Как маркируются магнитные сердечники трансформаторов?

10. Приведите систему обозначений трансформаторов.

11. Что такое нагрузочная кривая? Какие параметры трансформатора можно определить с ее помощью?

Лабораторная работа №4 исследование полупроводниковых диодов

Цель работы: ознакомление со свойствами, маркировкой и применением основных типов диодов и стабилитронов.

Лабораторная схема

В данной лабораторной работе снимаются вольтамперные характеристики и по ним рассчитываются основные параметры выпрямляющих диодов 3 различных типов и 2 стабилитронов. Все исследуемые образцы установлены на единой плате и подключаются перестановкой соответствующей перемычки. Нумерация образцов на плате следующая:

1. Германиевый микросплавной импульсный диод типа ГД503А.

2. Кремниевый диффузионный импульсный диод типа 1N4148.

3. Кремниевый выпрямительный диод Шоттки с толстой базой типа SB1100.

4. Кремниевый диффузионный маломощный стабилитрон типа 1N5201.

5. Кремниевый стабилитрон с напряжением запряженной зоны типа

REF 1004-2.5.

Вольтамперные характеристики исследуемых диодов снимаются с помощью стенда, упрощенная схема которого приведена на рис.4.1.

Требуемый исследуемый диод подключается к измерительному стенду с помощью установки перемычкиJ1. Переключатель К4 позволяет изменять полярность напряжения, приложенного к исследуемому диоду. Изменение амплитуды постоянного напряжения, подаваемого на диод достигается изменением положения движка потенциометра R1. Измерение напряжения на диоде и тока, протекающего через диод, осуществляется вольтметром V1. Измерение напряжения на диоде проводится прямым методом в положении «U» переключателя К1. Измерение тока проводится косвенно, путем измерения напряжения на резисторе R2 (измерение мА) или R3 (измерение мкА) известного сопротивления в положении «U_R» переключателя К1. Выбор предела измерения тока осуществляется переключателем К3.

Домашнее задание

1. Изучить основные параметры исследуемых диодов, используя справочник данные табл. 4.3.

2. Изучить особенности и применение исследуемых диодов.

3. Подготовить протокол лабораторной работы, в котором начертить схему измерительного стенда.

Задание к лабораторной работе

1. Подготовка измерительного стенда к измерению вольтамперных характеристик диодов и стабилитронов.

   0. Установите плату с исследуемыми диодами в разъемы на верхней поверхности измерительного стенда.

   1. В правые гнезда стенда включите тестер, установленный в режим измерения постоянных напряжений на пределе 20 В. Включите тестер.

   2. Движок потенциометра R1 установите в крайнее левое положение, что соответствует отсутствию напряжения на диоде.

   3. Включите измерительный стенд в сеть. При этом загорится светодиод.

2. Исследование германиевого микросплавного импульсного диода типа ГД503А.

   0. Для снятия вольтамперной характеристики этого диода установите перемычку J1 в положение 1.

   1. . Снимите прямую ветвь вольтамперной характеристики.

      0. Для этого установите тумблер К4 в положение «+», тумблер К3 в положение «мА».

      1. Установите тумблер K2 в положение «U_R». Потенциометром R1 установите напряжение 10 В, что соответствует току, протекающему через диод 10 мА. Значение напряжения в [В] будет полностью соответствовать значению тока в [мА] (сопротивление измерительного резистора R2 равно 1 кОм). Переключите тумблер K2 в положение «U». При этом тестер покажет прямое падение напряжения на диоде. Полученные результаты занесите в табл. 4.1.

      2. Повторите п.2.2.2 для значений напряжений U_R, указанных в табл. 4.1.

   2. . Снимите обратную ветвь вольтамперной характеристики.

2.3.1.Для этого установите тумблер К4 в положение «−», тумблер К3 в положение «мкА».

2.3.2. Установите тумблер K2 в положение «U». Потенциометром R1 установите напряжение 1 В. При этом тестер покажет обратное падение напряжения на диоде. Переключите тумблер K2 в положение «U_R». При этом тестер покажет напряжение, которое соответствует току, протекающему через диод уменьшенному в 10 раз. Если значение напряжения в [В] увеличить в 10 раз, то оно будет соответствовать значению тока в [мкА] (сопротивление измерительного резистора R3 100 кОм). Полученные результаты занесите в табл.4.1.

2.3.3. Повторите п.2.3.2 для значений напряжений U, указанных в таблице 4.1.

0. Постройте вольтамперную характеристику диода ГД508А. По ней определите прямое падение напряжения на диоде U_ПР и обратный ток диода I_ОБР.

1. Исследование кремниевого импульсного диода 1N4148.

   0. Для снятия вольтамперной характеристики этого диода установите перемычку J1 в положение 2.

   1. Снимите прямую ветвь вольтамперной характеристики.

      0. Для этого установите тумблер К4 в положение «+», тумблер К3 в положение «мА».

      1. Установите тумблер K2 в положение «U_R». Потенциометром R1 установите напряжение 10 В, что соответствует току, протекающему через диод 10 мА. Значение напряжения в [В] будет полностью соответствовать значению тока в [мА] (сопротивление измерительного резистора R2 равно 1 кОм). Переключите тумблер K2 в положение «U». При этом тестер покажет прямое падение напряжения на диоде. Полученные результаты занесите в таблицу 4.1.

      2. Повторите п.3.2.2 для значений напряжений U_R, указанных в табл. 4.1

   2. . Снимите обратную ветвь вольтамперной характеристики.

3.3.1 Для этого установите тумблер К4 в положение «−», тумблер К3 в положение «мкА».

3.3.2 Установите тумблер K2 в положение «U». Потенциометром R1 установите напряжение 1 В. При этом тестер покажет обратное падение напряжения на диоде. Переключите тумблер K2 в положение «U_R». При этом тестер покажет напряжение, которое соответствует току, протекающему через диод уменьшенному в 10 раз. Если значение напряжения в [В] увеличить в 10 раз, то оно будет соответствовать значению тока в [мкА] (сопротивление измерительного резистора R3 равно 100 кОм). Полученные результаты занесите в таблицу 4.1.

3.3.3. Повторите п.3.3.2 для значений напряжений U, указанных в табл. 4.1.

0. Постройте вольтамперную характеристику диода 1N4148. По ней определите прямое падение напряжения на диоде U_ПР и обратный ток диода I_ОБР.

1. Исследование кремниевого выпрямительного диода Шоттки типа SB1100.

   0. Для снятия вольтамперной характеристики этого диода установите перемычку J1 в положение 3.

   1. . Снимите прямую ветвь вольтамперной характеристики.

      0. Для этого установите тумблер К4 в положение «+», тумблер К3 в положение «мА».

      1. Установите тумблер K2 в положение «U_R». Потенциометром R1 установите напряжение 10 В, что соответствует току, протекающему через диод 10 мА. Значение напряжения в [В] будет полностью соответствовать значению тока в [мА] (измерительного резистора R2 равно 1 кОм). Переключите тумблер K2 в положение «U». При этом тестер покажет прямое падение напряжения на диоде. Полученные результаты занесите в таблицу 4.1.

      2. Повторите п.4.2.2 для значений напряжений U_R, указанных в таблице 4.1.

   2. . Снимите обратную ветвь вольтамперной характеристики.

4.3.1 Для этого установите тумблер К4 в положение «−», тумблер К3 в положение «мкА».

4.3.2 Установите тумблер K2 в положение «U». Потенциометром R1 установите напряжение 1 В. При этом тестер покажет обратное падение напряжения на диоде. Переключите тумблер K2 в положение «U_R». При этом тестер покажет напряжение, которое соответствует току, протекающему через диод уменьшенному в 10 раз. Если значение напряжения в [В] увеличить в 10 раз, то оно будет соответствовать значению тока в [мкА] (сопротивление измерительного резистора R3 равно 100 кОм). Полученные результаты занесите в таблицу 4.1.

4.3.3. Повторите п.4.3.2 для значений напряжений U, указанных в таблице 4.1.

0. Постройте вольтамперную характеристику диода SB1100. По ней определите прямое падение напряжения на диоде U_ПР и обратный ток диода I_ОБР.

1. Исследование кремниевого маломощного стабилитрона типа 1N5201.

   0. Для снятия вольтамперной характеристики этого диода установите перемычку J1 в положение 4.

   1. . Снимите прямую ветвь вольтамперной характеристики.

      0. Для этого установите тумблер К4 в положение «+», тумблер К3 в положение «мА».

      1. Установите тумблер K2 в положение «U_R». Потенциометром R1 установите напряжение 10 В, что соответствует току, протекающему через диод 10 мА. Значение напряжения в [В] будет полностью соответствовать значению тока в [мА], поскольку сопротивление измерительного резистора R2 в этом случае равно 1 кОм. Переключите тумблер K2 в положение «U». При этом тестер покажет прямое падение напряжения на диоде. Полученные результаты занесите в таблицу 4.2.

      2. Повторите п.5.2.2 для значений напряжений U_R, указанных в таблице 4.2.

   2. . Снимите обратную ветвь вольтамперной характеристики.

      0. Для этого установите тумблер К4 в положение «−», тумблер К3 в положение «мА».

      1. Установите тумблер K2 в положение «U_R». Потенциометром R1 установите напряжение 0,05 В, что соответствует току, протекающему через диод 0,05 мА. Значение напряжения в [В] будет полностью соответствовать значению тока в [мА] (сопротивление измерительного резистора R2 равно 1 кОм). Переключите тумблер K2 в положение «U». При этом тестер покажет обратное падение напряжения на диоде. Полученные результаты занесите в таблицу 4.2.

      2. Повторите п.5.3.2 для значений напряжений U_R, указанных в таблице 4.2.

   3. Постройте вольтамперную характеристику стабилитрона 1N5201. По ней определите минимальное напряжение стабилизации U_СТмин, максимальное напряжение стабилизации U_СТмин, минимальный I_{СТ мин} и максимальный I_{СТ мах} токи стабилизации, считая, что номинальное напряжение стабилизации этого стабилитрона равно 3,3 В, а отклонение напряжения стабилизации не должно превышать ±5 %. Рассчитайте дифференциальное сопротивление стабилитрона r_Диф при обратном смещении используя выражение (4.12).

2. Исследование кремниевого источника опорного напряжения REF1004-2.5.

   0. Для снятия вольтамперной характеристики этого стабилитрона установите перемычку J1 в положение 5.

   1. . Снимите прямую ветвь вольтамперной характеристики.

      0. Для этого установите тумблер К4 в положение «+», тумблер К3 в положение «мА».

      1. Установите тумблер K2 в положение «U_R». Потенциометром R1 установите напряжение 10 В, что соответствует току, протекающему через диод 10 мА. Значение напряжения в [В] будет полностью соответствовать значению тока в [мА] (сопротивление измерительного резистора R2 равно 1 кОм). Переключите тумблер K2 в положение «U». При этом тестер покажет прямое падение напряжения на диоде. Полученные результаты занесите в таблицу 4.2.

      2. Повторите п.6.2.2 для значений напряжений U_R, указанных в таблице 4.2.

   2. . Снимите обратную ветвь вольтамперной характеристики.

      0. Для этого установите тумблер К4 в положение «−», тумблер К3 в положение «мА».

      1. Установите тумблер K2 в положение «U_R». Потенциометром R1 установите напряжение 0,005 В, что соответствует току, протекающему через диод 0,005 мА. Значение напряжения в [В] будет полностью соответствовать значению тока в [мА], поскольку сопротивление измерительного резистора R2 в этом случае равно 1 кОм. Переключите тумблер K2 в положение «U». При этом тестер покажет обратное падение напряжения на диоде. Полученные результаты занесите в таблицу 4.2.

      2. Повторите п.6.3.2 для значений напряжений U_R, указанных в таблице 4.2.

   3. Постройте вольтамперную характеристику источника опорного напряжения REF1004-2.5. По ней определите минимальный ток стабилизации I_{СТ мин}, считая, что номинальное напряжение стабилизации этого стабилитрона равно 2,5 В. Сравните полученную обратную ветвь вольтамперной характеристики со стабилитроном 1N5201. Сделайте соответствующие выводы.

Таблица 4.1 – Вольтамперная характеристика исследуемых диодов

Германиевый диод ГД503А		Кремниевый диод 1N4148		Кремниевый диод Шоттки SB1100,
U, B	I=UR, мА	U, B	I=UR, мА	U, B	I=UR, мА
прямая		прямая		прямая
	10		10		10
	8		8		8
	6		6		6
	4		4		4
	2		2		2
	1		1		1
	0,75		0,75		0,75
	0,5		0,5		0,5
	0,25		0,25		0,25
0	0	0	0	0	0
U, B	I=10*UR, мкА	U, B	I=10*UR, мкА	U, B	I=10*UR, мкА
обратная		обратная		обратная
0	0	0	0	0	0
-1		-1		-1
-2		-2		-2
-4		-4		-4
-6		-6		-6
-8		-8		-8
-10		-10		-10

Таблица 4.2 – Вольтамперная характеристика исследуемых стабилитронов

Стабилитрон 1N5201		Стабилитрон REF1004-2.5
U, B	I=UR, мА	U, B	I=UR, мА
прямая		прямая
	10		10
	8		8
	6		6
	4		4
	2		2
	1		1
	0,75		0,75
	0,5		0,5
	0,25		0,25
	0		0
обратная		обратная
	0		0
	-0,05		-0,002
	-0,1		-0,005
	-0,25		-0,01
	-0,5		-0,1
	-1		-0,5
	-2		-1
	-3		-2
	-4		-3
	-5		-4
	-6		-5
	-8		-6

7. Сделайте выводы по работе, сравнив сопоставимые параметры исследуемых диодов. Опишите области применения исследуемых диодов.

При определении параметров диодов, воспользуйтесь пояснениями к рис.4.3 и 4.8. В таблице 4.3 приведены основные параметры исследуемых диодов.

Таблица 4.3 – Параметры исследуемых диодов

Тип диода	Материал	Применение	UПр, В	UОбр max, В	IОбр , мкА	IПр max , мА	UCT, В	ΔUCT, %	IСТ max , мА	IСТ min , мА	rДиф, Ом
ГД508А	Ge	Импульсный	0,6	8	3-10	10	-	-	-	-	-
1N4148	Si	Универсальный	1,0	100	0,025	150	-	-	-	-	-
SB1100	Si	Диод Шоттки	0,4	100	0,5-2	500	-	-	-	-	-
1N5201	Si	Стабилитрон	1,1	-	-	20	3,3	±5	20	1	60
REF1004-2.5	Si	Опорный стабилитрон	1,5	-	-	10	2,5	±0,05	20	0,1	0,2