Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Лабораторная работа №1
Тема: исследование параметров стабилитрона, диода.
Цель: изучить параметры стабилитрона, диода.
Содержание отчета:
1) Принцип работы стабилитронов;
2) Виды стабилитронов;
3) Параметры стабилитронов;
4)Параметры диодов.
1)Действие полупроводниковых стабилитронов основано на электрическом (лавинном или туннельном) пробое p-n перехода, при котором происходит резкое увеличение обратного тока при относительно малом изменении обратного напряжения. Это свойство сохранять неизменным обратное напряжение при пробое использовано для стабилизации напряжения в электрических цепях. В связи с тем, что лавинный пробой характерен для диодов, изготовленных на основе полупроводника с большой шириной запрещенной зоны, исходным материалом для стабилитронов служит кремний. Кроме того, кремний обладает малым тепловым током и устойчивыми характеристиками в широком диапазоне температур.
Пологий участок ВАХ обратного тока диода (участок АВ на рис.1), в пределах которого резкие изменения обратного тока сопровождаются малыми изменениями обратного напряжения, является рабочим.
Напряжение, при котором наступает пробой диода, является напряжением стабилизации. Оно определяется толщиной p-n перехода или удельным сопротивлением базы диода. Поэтому рабочие напряжения разных типов стабилитронов лежат в широком диапазоне значений. По значению напряжения стабилизации различают низко- и высоковольтные стабилитроны.
Низковольтные стабилитроны изготавливают на основе сильнолегированного кремния, обладающего малым удельным сопротивлением. При высокой концентрации примеси в них возникают узкий p-n переход с высокой напряженностью поля, при которой возможен туннельный пробой.
Рис.1. ВАХ и схема включения стабилитрона
Высоковольтные стабилитроны изготавливают на основе слабо легированного кремния, обладающего высоким удельным сопротивлением. В них ширина перехода больше, напряженность поля меньше, чем в низковольтных, а характер пробоя меняется на лавинный.
В стабилитронах состояние пробоя не ведет к порче диода, а является нормальным рабочим состоянием. Поэтому участок ВАХ от точки является рабочим и используется для стабилизации напряжения в электрических цепях. При токе, превышающем , рассеиваемая в переходе мощность превышает допустимую, что ведет к тепловому пробою и порче прибора. При стабилизации постоянного напряжения на нагрузке с использованием стабилитрона(рис.1,б) при увеличении, например, входного напряжения возрастает ток I в общей цепи и ток через стабилитрон увеличится падение напряжения на балластном резисторе . напряжения на стабилитроне и нагрузке не изменяются.
Параметры стабилитронов.
Стабилитроны характеризуются напряжением стабилизации максимальным и минимальными токами стабилизации, т.е. его способность стабилизировать напряжение при изменении проходящего через него тока, характеризуется дифференциальным сопротивлением стабилитрона.
Поскольку для лучшей стабилизации максимальным изменениям тока должны соответствовать минимальные изменения напряжения, то качество стабилитрона тем выше, чем меньше его дифференциальное сопротивление.
Важным параметром стабилитрона является температурный коэффициент напряжения ТКН стабилизации, равный отношению относительного изменения напряжения к абсолютному изменению температуры окружающей среды.
Параметры диодов. Параметры диодов характеризуют их свойства или режим работы (электрический, механический, климатический). К электрическим параметрам относят токи в цепях электродов и напряжения на них, сопротивления и ёмкости, рабочую частоту и др. Параметрами, характеризующими допустимые механические нагрузки на диоды, служат ускорение, интенсивность вибраций и ударов. Допустимый климатический
режим определяют температура, давление, влажность окружающей среды.
Различают параметры номинального и предельного режимов работы. Номинальное значение параметра соответствует нормальному (исходному) режиму работы. Параметры предельного режима характеризуют их максимально допустимые значения, при которых обеспечивается надежность прибора при длительной работе.
VD1 VD2 VD3
Рис.2. Последовательное включение диодов
VD1
VD2
VD3
Рис.3 Параллельное включение диодов.
Электрические параметры. Рассмотрим параметры наиболее распространенных групп выпрямительных и универсальных диодов, опуская специфические параметры диодов специального назначения. Диоды применяют в цепях постоянного и переменного тока, поэтому для оценки их свойств наряду с параметрами на постоянном токе пользуются дифференциальными параметрами, характеризующими их работу на
и взаимозаменяемость диодов, относят токи и напряжения, расположенные на их нелинейных ВАХ.
Средний выпрямленный (прямой) ток - среднее значение тока, проходящего через диод, за период, при котором обеспечивается его надежная и длительная работа. Значение этого тока ограничивается максимальной
мощностью , рассеиваемой диодом и определяющей его нагрев. Превышение этого тока ведет к тепловому пробою и повреждению диода.
Прямое падение напряжения -среднее значение за период на диоде при прохождении через него допустимого прямого тока.
Допустимое обратное напряжение -среднее значение за период, при котором обеспечивается надежная длительная работа диода. Превышение обратного напряжения приводит к пробою и выходу диодов из строя. При превышении температуры значения обратного напряжения и прямого тока снижаются.
Обратный ток - среднее значение за период обратного тока при допустимом . чем меньше обратный ток, тем лучше выпрямительные свойства (свойства односторонней проводимости) диода. Повышение температуры на каждые 10° C приводит к увеличению обратного тока у германиевых и кремниевых диодов в 1,5-2 раза и более.
Максимальная постоянная или средняя за период мощность - мощность, рассеиваемая диодом, при которой он может длительно работать, не изменяя своих параметров. Эта мощность складывается из суммы произведений токов и напряжений при прямом и обратном смещениях перехода, т.е. за положительный и отрицательный полупериоды переменного напряжения, подаваемого на вход.
Тепловое сопротивление между переходом и корпусом определяется температурным перепадом между переходом и окружающей средой ().