Порядок выполнения работы

1. С помощью программных средств моделирования системы OrCAD по математической модели выпрямительного диода заданного типа рассчитайте его вольт - амперную характеристику в диапазоне, ограниченном предельными значениями прямого тока  и обратного напряжения  диода. Расчеты проведите для номинальной () и предельных (, ) рабочих температур диода.

1.1. По результатам моделирования рассчитайте максимальные абсолютные и относительные изменения прямого и обратного токов диода, обусловленные изменением температуры диода.

1.2. Сохраните для отчета полученные путем моделирования графики прямой и обратной ветвей ВАХ диода.

1.3. При выполнении задания руководствуйтесь общей технологией исследования полупроводниковых приборов с помощью программных средств моделирования OrCAD

Рис. 5 Эквивалентные схемы замещения для исследования прямой (а) и обратной (б) ветвей ВАХ выпрямительного диода: D1 – исследуемый диод; I1 – источник тока; V1 – источник напряжения.

2. С помощью программных средств моделирования системы OrCAD рассчитайте вольт - амперные характеристики четырех однотипных выпрямительных диодов по их математической модели при заданном технологическом разбросе объемного сопротивления диода, равном 10%, в диапазоне изменения токов и напряжений, ограниченном их предельными значениями ,  и номинальном значении температуры.

2.1. По результатам моделирования рассчитайте максимальные абсолютные и относительные изменения прямого и обратного токов диодов одного типа, обусловленные технологическим разбросом их вольт - амперных характеристик.

2.2. Сохраните для отчета полученные путем моделирования графики прямой и обратной ветвей ВАХ диодов с учетом их технологического разброса.

2.3. При выполнении задания руководствуйтесь общей технологией исследования полупроводниковых приборов с помощью программных средств моделирования OrCAD и методиками исследования технологического разброса вольт - амперных характеристик выпрямительных диодов.

Рис.6 Эквивалентная схема замещения для исследования технологического разброса ВАХ и параметров выпрямительного диода: D1 – исследуемый диод; V1 – источник напряжения

3. С помощью программных средств моделирования системы OrCAD исследовать осциллограммы напряжений и токов в контрольных точках моделируемой схемы однополупериодного выпрямителя при значениях параметров моделирования (ЭДС смещения, амплитуда и частот выпрямляемой ЭДС, сопротивление и емкость нагрузки).

3.1. По индивидуальному заданию исследуйте осциллограммы напряжений и токов для двухполупериодного выпрямителя, выполненного по мостовой схеме.

3.2. При выполнении задания руководствуйтесь общей технологией исследования полупроводниковых приборов с помощью программных средств моделирования OrCAD и методиками исследования работы выпрямительных диодов на переменном токе.

Рис. 7 Эквивалентная схема замещения для исследования работы выпрямительного диода на переменном токе: D1 – исследуемый диод; V1 – источник напряжения; R1 – внутреннее сопротивление источника V1; Rn – сопротивление нагрузки

3.3. Сохраните для отчета полученные путем моделирования осциллограммы напряжений и токов в контрольных точках.

Содержание отчета

 

В отчете должны быть приведены:

1. Общие задачи выполнения лабораторной работы, типы исследуемых диодов, их параметры, расчетные выражения необходимые для обработки результатов измерения.

2. Результаты моделирования и их обработки, включающие: графики прямой и обратной ветвей ВАХ диода для трех значений рабочей температуры; максимальные абсолютные и относительные изменения прямого и обратного токов диода, обусловленные изменением температуры диода.

3. Графики прямой и обратной ветвей ВАХ диодов с у четом их технологического разброса; максимальные абсолютные и относительные отклонения прямого и обратного тока диодов, обусловленные технологическим разбросом.

4. Осциллограммы напряжений и токов в исследуемых схемах выпрямления; наблюдаемые качественные и количественные отличия осциллограмм в однополупериодной схеме выпрямления, полученных путем измерения и моделирования, и в мостовой схеме, их объяснение.

5. Выводы по лабораторной работе.

Контрольные вопросы

 

1. Как связаны выпрямительные свойства диода с физическими принципами его работы?

2. Как определяются максимальный ток диода и максимальное обратное напряжение на диоде в схеме однополупериодного выпрямителя?

3. Что такое коэффициент выпрямления и как он определяется?

4. Какие материалы и технологии используются при изготовлении полупроводниковых диодов?

5. Что понимается под технологическим разбросом ВАХ и параметров выпрямительных полупроводниковых диодов?

6. Что понимается под номинальным значением параметра полупроводникового прибора?

7. Как называют максимально допустимые отклонения значений параметров от номинальных?

8. Каковы отличительные признаки выпрямительных полупроводниковых диодов?

9. Какие материалы и технологии используются для изготовления выпрямительных диодов?

10. Чем отличаются свойства германиевых и кремниевых диодов?

11. Какой вид имеет зависимость тока через диод при прямом и обратном смещении и как она называется?

12. Какой порядок имеют прямой и обратный токи выпрямительных диодов, объясните различие их значений?

13. Какое напряжение вольт - амперной характеристики называется пороговым и почему?

14. Какие параметры диода и как определяются по его вольт - амперной характеристике?

15. Каковы причины возможного отклонения измеренных ВАХ и параметров выпрямительных диодов от теоретически предсказуемых?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2
ИЗМЕРЕНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ ВАХ И ПАРАМЕТРОВ БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРОВ

 

Цель лабораторной работы - закрепление теоретических знаний о физических принципах работы и определяемых ими характеристиках и параметрах биполярных транзисторов путем моделирования на ПЭВМ.