Физика Электроника

Лабораторные работы по электронике

Схемы исследования

Схемы исследования прямых ветвей ВАХ стабилитрона и стабистора представлены на рис. 2.7 и 2.8 соответственно. На рис. 2.9 представлена схема исследования обратной ветви ВАХ стабилитрона, а на рис. 2.10 – схема исследования прямой ветви ВАХ туннельного диода. Каждая из этих схем собирается поочередно в левом верхнем квадранте монтажного шасси с использованием комплекта соединительных проводов.

Напряжение питания подается с гнезд источника стабилизированного напряжения Е-1, снабженного собственной цифровой индикацией и плавной регулировкой R9 выходного напряжения. Измерения постоянных напряжений и токов в схеме осуществляются с помощью цифровых тестеров серии MY6x. При этом тестер, используемый для измерения тока, всегда включается последовательно с исследуемым объектом; а тестер, используемый для измерения напряжения, всегда включается параллельно с исследуемым объектом.

Для измерения постоянного напряжения красный щуп выбранного тестера (ММ-х) необходимо подключить к гнезду (V/Ω/Hz), а переключатель «род работы и пределы» (РРП) должен быть установлен в сектор “V=“ на соответствующий предел измерения, указанный в схеме исследования.

Для измерения постоянного тока красный щуп выбранного тестера (ММ-х) необходимо подключить к гнезду (A), если измеряемый ток больше 200mA, либо к гнезду (mA), если измеряемый ток меньше 200mA. Переключатель РРП должен быть установлен в сектор “A=“ на соответствующий предел измерения, указанный в схеме исследования.

Исследования прямых ветвей ВАХ стабистора и туннельного диода, а также обратной ветви ВАХ стабилитрона, осуществляются косвенным методом. В случае стабистора и стабилитрона это объясняется тем, что на рабочих участках их характеристик наблюдается слабая зависимость напряжения на диоде от проходящего через него тока.

Рис. 2.7. Схема исследования прямой ветви ВАХ стабилитрона

Рис. 2.8. Схема исследования прямой ветви ВАХ стабистора

Рис. 2.9. Схема исследования обратной ветви ВАХ стабилитрона

Рис. 2.10. Схема исследования прямой ветви ВАХ туннельного диода

Для исключения данного обстоятельства последовательно с исследуемым диодом включается ограничительный резистор R. При этом ток, протекающий через диод, определяется из соотношения I = U/R, где U – падение напряжения на резисторе R.

ВАХ туннельного диода имеет на прямой ветви падающий участок. Сложность измерения такой характеристики связана с определенными экспериментальными трудностями, вызванными необходимостью обеспечения устойчивости схемы, содержащей элемент с отрицательным дифференциальным сопротивлением. Схема работает устойчиво при условии, что Rист << |Ri |min, где Rист – внутреннее сопротивление источника питания, |Ri|min – минимальное значение модуля отрицательного дифференциального сопротивления туннельного диода. Это условие выполняется, если параллельно туннельному диоду подключается резистор Rш (Rш = 20…100 Ом).

Тогда ток, протекающий через туннельный диод, определяется из соотношения Iд = I – (U/Rш), где I – сумма токов, протекающих через резистор Rш и туннельный диод, U – падение напряжения на туннельном диоде.

3. Порядок выполнения работы

3.1. На тестере ММ-1 переключатель РРП установить в положение (0С). Включить тестер ММ-1 нажатием красной кнопки (on/off). Определить температуру окружающей среды Токр.ср., считав показания тестера, и полученный результат занести во все ниже следующие таблицы. Выключить тестер ММ-1 нажатием красной кнопки (on/off).

3.2. Собрать схему, изображенную на рис. 2.7, используя тестеры ММ-2 и ММ-3, а в качестве исследуемого объекта кремниевый стабилитрон 2С147А. Установить R9 источника питания Е-1 в крайнее левое положение. Переключатель РРП тестера ММ-2 установить в секторе “V=” на предел измерения 2В. Переключатель РРП тестера ММ-3 установить в секторе “A=” на предел измерения 10А, при этом, красный щуп тестера ММ-3 установить в красное гнездо «А». Убедиться, что расположенные на монтажном шасси переключатель П1 находится в положение «Выкл.», а переключатель П2 – в положение «Пр. ветвь ВАХ ГД, КД, КС». Предъявить собранную схему преподавателю для проверки.

После проверки схемы преподавателем включить: тестеры ММ-2 и ММ-3 нажатием красных кнопок (on/off) и источник питания Е-1 нажатием кнопки “POWER”.

Исследовать прямую ветвь ВАХ кремниевого стабилитрона 2С147А при комнатной температуре, т.е. исследовать зависимость Iпр = ƒ(Uпр), где Iпр – прямой ток, протекающий во внешней цепи стабилитрона, а Uпр – прямое напряжение, приложенное к стабилитрону.

Вращая R9 источника питания Е-1 по часовой стрелке устанавливать на цифровом табло тестера ММ-3 значения Iпр от 0 до 0,04A с шагом 0,01A, а от 0,04 до 0,28A с шагом 0,04A. При каждом значении Iпр с помощью тестера ММ-2 фиксировать значения Uпр и полученные результаты занести в таблицу 2.1.

 Таблица 2.1

Токр. ср (0С)

Тип диода

Iпр, A

0

0,01

………

0,28

2С147А

Uпр, В

0

Закончив измерения, установить R9 в крайнее левое положение, выключить источник питания Е-1 и тестеры ММ-2 и ММ-3. Отключить от монтажного шасси тестер ММ-3.

3.3. Собрать схему, изображенную на рис. 2.8, используя тестеры ММ-1 и ММ-2, а в качестве исследуемого объекта кремниевый стабистор 2С107А. Для включения ограничительного резистора R = 510Ом последовательно со стабистором необходимо переключатель П1, расположенный на монтажном шасси, установить в положение «Вкл.». Убедиться, что расположенный на монтажном шасси переключатель П2 находится в положение «Пр. ветвь ВАХ ГД, КД, КС». Установить переключатели РРП тестеров ММ-1 и ММ-2 в секторе “V=” на предел измерения 20В. Предъявить собранную схему преподавателю для проверки.

После проверки схемы преподавателем включить: тестеры ММ-1 и ММ-2 нажатием красных кнопок (on/off) и источник питания Е-1 нажатием кнопки “POWER”.

Исследовать прямую ветвь ВАХ кремниевого стабистора 2С107А при комнатной температуре, т.е. исследовать зависимость Iпр = ƒ(Uпр).

Вращая R9 источника питания Е-1 по часовой стрелке устанавливать на цифровом табло тестера ММ-2 значения U1 от 0 до 7В с шагом 1В. При каждом значении U1 с помощью тестера ММ-1 фиксировать значения U2 и полученные результаты занести в таблицу 2.2. Отметить U2 при U1 = 0,6В. Таблицу 2.2 дополнить рассчитанными значениями Iпр и Uпр.

 Таблица 2.2

Токр. ср (0С)

Тип диода

U1, В

0

0,6

1

………

7

2С107А

U2, В

0

Iпр = U2/R, mA

0

Uпр = (U1 - U2), В

0

Закончив измерения, установить R9 в крайнее левое положение, выключить источник питания Е-1 и тестеры ММ-1 и ММ-2.

3.4. Собрать схему, изображенную на рис. 2.9, используя тестеры ММ-1 и ММ-2, а в качестве исследуемого объекта кремниевый стабилитрон 2С147А. Для этого достаточно:

вместо стабистора 2С107А установить стабилитрон 2С147А;

убедиться, что переключатель П1 установлен в положение «Вкл.», т.е. последовательно со стабилитроном включен ограничительный резистор R = 510Ом;

для коммутации полярности подключенного источника питания Е-1 на противоположную установить переключатель П2, расположенный на монтажном шасси, в положение «Обр. ветвь ВАХ ГД, КС»;

все остальное оставить без изменения.

Предъявить собранную схему преподавателю для проверки.

После проверки схемы преподавателем включить: тестеры ММ-1 и ММ-2 нажатием красных кнопок (on/off) и источник питания Е-1 нажатием кнопки “POWER”.

Исследовать обратную ветвь ВАХ кремниевого стабилитрона 2С147А при комнатной температуре, т.е. исследовать зависимость Iобр = ƒ(Uобр).

Вращая R9 источника питания Е-1 по часовой стрелке устанавливать на цифровом табло тестера ММ-1 значения U2 от 0 до -5В с шагом -0,5В. При каждом значении U2 с помощью тестера ММ-2 фиксировать значения U1 и полученные результаты занести в таблицу 2.3. Отметить U1 при U2 = 0,1В. Таблицу дополнить рассчитанными значениями Iобр и Uобр.

 Таблица 2.3

Токр. ср (0С)

Тип диода

U2, В

0

-0,1

-0,5

-1

-1,5

………

-5

2С147А

U1, В

0

Iобр = U2/R, mA

0

Uобр = (U1 - U2), В

0

Закончив измерения, установить R9 в крайнее левое положение, выключить источник питания Е-1 и тестеры ММ-1 и ММ-2.

3.4. Собрать схему, изображенную на рис. 2.10, используя тестеры ММ-1 и ММ-2, а в качестве исследуемого объекта туннельный диод ГИ305А, параллельно которому подключен резистор Rш = 47 Ом. Установить переключатели П1 и П2, расположенные на монтажном шасси, в положение «Выкл.» и «Пр. ветвь ВАХ ТД» соответственно. Переключатель РРП тестера ММ-1 установить в секторе “V=” на предел измерения 2В. Переключатель РРП тестера ММ-2 установить в секторе «А=» на предел измерения 20mA, при этом красный щуп тестера ММ-2 установить в красное гнездо «mA». Предъявить собранную схему преподавателю для проверки.

После проверки схемы преподавателем включить тестеры ММ-1 и ММ-2 нажатием красных кнопок (on/off) и включить источник питания Е-1 нажатием кнопки “POWER”.

Исследовать прямую ветвь ВАХ туннельного диода ГИ305А при комнатной температуре, т.е. исследовать зависимость Iпр = ƒ(Uпр).

Вращая R9 источника питания Е-1 по часовой стрелке устанавливать на цифровом табло источника питания Е-1 значения Uист от 0 до 12В с шагом 1В. При каждом значении Uист с помощью тестера ММ-1 фиксировать значения прямого напряжения Uпр, подаваемого на туннельный диод, а с помощью тестера ММ-2 - значения тока I = (Iпр + Iш), где Iпр – прямой ток, протекающий через туннельный диод, Iш – ток, протекающий через Rш. Полученные результаты занести в таблицу 2.4. Таблицу дополнить рассчитанными значениями Iпр.

  Таблица 2.4

Токр. ср (0С)

Тип диода

Uист, В

0

1

2

3

4

………

12

ГИ305А

Uпр, В

0

I, mA

0

Iпр = I – (Uпр/Rш), mA

0

Закончив измерения, установить R9 в крайнее левое положение, выключить источник питания Е-1 и тестеры ММ-1 и ММ-2.

4. Обработка результатов измерений

4.1. ВАХ всех исследуемых полупроводниковых приборов строить как зависимость тока, протекающего через диод, от напряжения, приложенного к диоду. Прямую и обратную ветви ВАХ строить на одном рисунке в первом и третьем квадрантах соответственно, используя при этом разные масштабы.

4.2. На графике прямой ветви ВАХ стабистора построить линию нагрузки для R = 100 ОМ и U1 = 1,5В. Уравнение линии нагрузки получается из второго закона Кирхгофа. Оно является уравнением прямой линии Iпр = (U1 – Uпр)/R. Эту линию строят по двум точкам ее пересечения с осями координат, при этом координаты одной из точек пересечения определяют при Iпр = 0, а другой – при Uпр = 0.

4.3. На графике обратной ветви ВАХ стабилитрона построить линию нагрузки для R = 510 ОМ и U1 = -8В, используя при этом уравнение прямой линии Iобр = (U1 – Uобр)/R.

4.4. В точках пересечения линий нагрузки с прямой ветвью ВАХ стабистора и с обратной ветвью ВАХ стабилитрона определить дифференциальные сопротивления полупроводниковых приборов, используя соотношение rст диф. = ΔU/ΔI. Приращения токов ΔI и напряжений ΔU определяются графически, при этом приращения токов ΔI, симметричные относительно рабочих точек, необходимо брать такими, чтобы не выйти за пределы рабочих участков ВАХ полупроводниковых приборов.

4.5. На падающей ветви ВАХ туннельного диода определить его дифференциальное сопротивление rтд диф. = ΔU/ΔI для точки, соответствующей значению прямого тока Iпр = 6 mA.

5. Содержание отчета

 Отчет должен содержать:

Наименование и цель работы;

Схемы измерений;

Таблицы измеренных и расчетных данных;

Графики ВАХ исследованных полупроводниковых приборов;

Рассчитанные значения дифференциальных сопротивлений исследованных полупроводниковых приборов;

Краткие выводы по результатам проделанной работы.

6. Контрольные вопросы

1. Какие особенности ВАХ исследованных полупроводниковых приборов определяют область их применения?

2. Какие виды пробоя существуют в p-n-переходе? Какие из них используются в полупроводниковом стабилитроне?

3. Объясните, что такое «рабочая точка» и «рабочий участок» ВАХ в полупроводниковых стабисторах и стабилитронах.

4. Объясните, какие физические процессы определяют форму ВАХ стабилитрона на различных ее участках.

5. Объясните способ построения линии нагрузки. Как с ее помощью оценить качество стабилизации напряжения?

6. Рассмотрите простейшую схему стабилизатора напряжения. Объясните, как ведет себя линия нагрузки: если напряжение источника питания изменяется на величину ΔЕ при постоянном сопротивлении нагрузки Rн; если изменяется сопротивление нагрузки Rн при неизменном напряжении источника питания.

7. Объясните ВАХ туннельного диода с помощью энергетических диаграмм.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Отчет по лабораторной работе выполняется на белой бумаге формата 297х210 мм2. Допускается применять бумагу «в клетку» и использование обеих сторон листа. Образец оформления титульного листа представлен на сайте: http://standarts.guap.ru , сектора нормативной документации ГУАП.

Графики строятся на отдельных листах формата отчета. При использовании нелинованной бумаги следует нанести на графики координатную сетку. Иллюстрации малых размеров размещаются на листе до нескольких штук.

Когда на графике приведено несколько функциональных зависимостей, то кривые следует обозначать либо различным начертанием, либо цифрами, либо буквами, с соответствующим разъяснением, размещенным под графиком.

Размерность на графиках ставится в конце оси координат вне поля графика в виде дроби, в числителе которой – обозначение физической величины, а в знаменателе – единица измерения. Например, . При этом обозначения по оси абсцисс должны располагаться под осью, а по оси ординат – слева от оси. Обозначения в виде наименований следует располагать параллельно соответствующим осям. Для оцифровки осей применяется натуральный ряд чисел 0,1,2,3,…, помноженный , или , где .

Все графики и рисунки должны иметь нумерацию и поясняющие подписи с указанием типа исследуемого полупроводникового прибора.

Принципиальные схемы вычерчиваются в соответствии с требованиями ЕСКД .

Лабораторная работа № 2

ПАРАМЕТРЫ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

Цель работы. Изучение одного из методов проверки радиоэлементов на исправность. Изучение характеристик и некоторых параметров полупроводниковых диодов и стабилитронов.

Резисторы

Резистор – пассивный элемент электрической цепи, обладающий определенным сопротивлением электрическому току. Основные характеристики резисторов – номинальное сопротивление R, температурный коэффициент сопротивления ТКС, предельное рабочее напряжение Uмакс и номинальная мощность Рном. Номинальное сопротивление резистора – это сопротивление, которое указано на его корпусе. Номинальная величина сопротивления согласно принятому стандарту имеет шесть так называемых рядов или градаций: Е6, Е12, Е24, Е48, Е96, Е192. В частности, номинальные величины сопротивлений с наиболее употребительными допусками ± 5%, ± 10% находятся в рядах Е12 и Е24 и приведены в табл. 2.1

Правило пользования табл.2.1: число, находящееся в таблице показывает, что номинальное сопротивление резистора может быть равно величине данного числа умноженной на , где n=0; 1; 2; 3; ···

Таблица 2.1

Ряд

Номинальные значения (единицы, десятки, сотни Ом, кОм, МОм, ГОм)

Допустимые отклонения, %

Е12

 

1,0

1,2

1,5

1,8

2,2

2,7

3,3

3,9

4,7

5,6

6,8

8,2

±10

 

Е24

1,0

2.1

1,2

1,3

1,5

1,6

1,8

2,0

2,2

2,4

2,7

3,0

3,3

3,6

3,9

4,3

4,7

5,1

5,6

6,2

6,8

7,5

8,2

9,1

 

±5

Номинальное сопротивление и его допустимое отклонение указывается полной или кодированной маркировкой. Так, надпись на резисторе R2 указывает, что величина его сопротивления равна 0,2 Ом; надпись 3к3 – 3,3 кОм; надпись 10М – 10 МОм и т. д. При кодированной маркировке на резистор наносятся цветовые пояса. Правила пользования цветовой маркировкой резисторов приведены в табл. 2.2. Под предельным рабочим напряжением понимают то максимальное напряжение, которое может быть приложено к резистору без нарушения его работоспособности. Номинальная мощность – это максимально допустимая неизменная мощность, рассеиваемая на резисторе при постоянном значении других характеристик.

Помимо резисторов с постоянным значением сопротивления, или постоянных резисторов, существуют резисторы с переменным сопротивлением или переменные резисторы.

По назначению переменные резисторы можно подразделить на две группы: подстроечные и регулировочные. Они применяются для изменения токов и напряжений в электрических цепях схем. Регулировочные резисторы рассчитаны на проведение большого числа регулировок, поэтому они имеют большую износоустойчивость по сравнению с подстроечными резисторами. Переменные резисторы характеризуются параметрами, присущими постоянным резисторам, и кроме того имеют специальные параметры, отражающие их функциональные и конструктивные особенности.

Для дополнительной характеристики переменных сопротивлений вводят функцию, устанавливающую зависимость величины сопротивления R между одним из неподвижных и подвижным контактом проводящего элемента от угла поворота подвижной системы резистора (рис. 2.1). Такая функциональная зависимость может быть линейной и нелинейной. В соответствии с видом этой функциональной зависимости переменные сопротивления делят на три группы. Группа А имеет линейную зависимость, группа Б – логарифмическую, группа В – показательную.

Интегральная цифровая техника Микроэлектронные функциональные цифровые узлы комбинационного типа: преобразователи кодов, шифраторы и дешифраторы, мультиплексоры и демультиплексоры, схемы сравнения. Интегральные триггеры: структура и классификация статических триггеров, интегральные RS, D, T, JK триггеры, асинхронные и синхронные триггеры, триггеры, тактируемые фронтом сигнала.
Знойные проститутки с портала http://individualkibarnaula.info/services-types/vetka-sakury/ сделают массаж, покрыв все тело поцелуями.
Полупроводниковые выпрямители