2015-05-26
3995
Цель работы.
1. Исследование напряжения и тока диода при прямом и обратном смещении p-n-перехода.
2. Построение и исследование вольтамперной характеристики (ВАХ) для выпрямительного диода.
3. Исследование сопротивления диода при прямом и обратном смещении по вольтамперной характеристике.
4. Анализ сопротивления диода (прямое и обратное смещение) на переменном и постоянном токе.
Порядок проведения работы
Эксперимент 1. Измерение напряжения и вычисления тока через диод
Откройте файл I1_11 (рис.2.1) и включите схему. Мультиметр покажет напряжение на диоде Uпр. при прямом смещении. Переверните диод (файл I1_12) и снова запустите схему.
Теперь мультиметр покажет напряжение на Uоб при обратном смещении. Вычислите ток диода при прямом Iпр. и обратном Iоб смещении.
Эксперимент 2. Измерение тока
Откройте файл I1_21 (рис. 2.2) и включите схему. Мультиметр покажет ток диода Iпр. при прямом смещении. Переверните диод (файл I1_22) и снова запустите схему.
Теперь мультиметр покажет ток Iоб при обратном смещении.
Эксперимент 3. Измерение статического сопротивления диода
Измерьте сопротивление в прямом и обратном подключении, используя мультиметр в режиме омметра. Малые значения сопротивления соответствуют прямому подключению.
Эксперимент 4. Снятие вольтамперной характеристики диода
а) Прямая ветвь ВАХ. Откройте файл I1_41 (рис.2.3). Включите схему. Последовательно устанавливая значение ЭДС источника равными 5В, 4В, 3В, 2В, 1В, 0.5В, 0В запишите показания напряжения Uпр. и тока Iпр. диода.
б) Обратная ветвь ВАХ. Переверните диод (файл I1_42). Последовательно устанавливая значения источника равными 0В, 5В, 10В, 15В запишите значения напряжения Uоб и тока Iоб диода.
в) По полученным данным постройте графики Iпр.(Uпр.) и Iоб(Uоб).
г) Постройте касательную к графику прямой ветви ВАХ при Iпр. = 4мА и оцените дифференциальное сопротивление диода по наклону касательной. Проделайте ту же процедуру для Iпр. = 0.4мА и Iпр. = 0.2мА.
д) Аналогично г) оцените дифференциальное сопротивление диода при обратном напряжении 5В.
е) Вычислите сопротивление диода на постоянном токе Iпр. = 4мА по формуле 
. 
ж) Определите напряжение изгиба. Напряжение изгиба определяется из вольтамперной характеристики диода, смещенного в прямом направлении, для точки, где характеристика претерпевает резкий излом.
Эксперимент 5. Получение ВАХ на экране осциллографа
Откройте файл I1_51 (рис.2.4). Включите схему. На ВАХ, появившейся на экране ос-
циллографа, по горизонтальной оси считывается напряжение на диоде в милливольтах (канал А), а по вертикальной – ток в миллиамперах (канал В, 1мВ соответствует 1мА). Измерьте напряжение изгиба ВАХ.
Результаты экспериментов
Эксперимент 1. Измерение напряжения и вычисления тока через диод
Измерьте и запишите напряжения на диоде:
| Напряжение при прямом смещении, UПР | Измерение | ___________________ |
| Напряжение при обратном смещении, UОБР | Измерение | ___________________ |
| Ток при прямом смещении, IПР | Расчет | ___________________ |
| Ток при обратном смещении, IОБР | Расчет | ___________________ |
Эксперимент 2. Измерение тока
Измерьте и запишите ток при прямом и обратном смещении
| Ток при прямом смещении, IПР | Измерение | ___________________ |
| Ток при обратном смещении, IОБР | Измерение | ___________________ |
Эксперимент 3. Измерение статического сопротивления диода
| Сопротивление диода при прямом смещении | Измерение | ___________________ |
| Сопротивление диода при обратном смещении | Измерение | ___________________ |
Эксперимент 4. Снятие вольтамперной характеристики диода
Вычислите и запишите токи и напряжения.
| а) Прямая ветвь ВАХ. | б) Обратная ветвь ВАХ. | |||||
| Е, В | Uпр, mВ | Iпр, mА | Е, В | Uоб, В | Iоб, mА | |
| 0.5 | ||||||
в) Построение графиков ВАХ
| Прямая ветвь ВАХ. | Обратная ветвь ВАХ. | |
|
|
г) Дифференциальное сопротивление диода при прямом смещении, вычисленное по ВАХ.
| Rдиф, при Iпр = 4мА | Расчет | ___________________ |
| Rдиф, при Iпр = 0.4мА | Расчет | ___________________ |
| Rдиф, при Iпр = 0.2мА | Расчет | ___________________ |
д) Дифференциальное сопротивление диода при обратном смещении, вычисленное по ВАХ.
| Rдиф, при Uоб = 5В | Расчет | ___________________ |
е) Вычислите Rст при Iпр = 4мА
| Rст | Расчет | ___________________ |
ж) Напряжение изгиба, полученное из вольтамперной характеристики.
| Uизг | Измерение | ___________________ |
Эксперимент 5. Получение ВАХ на экране осциллографа
Напряжение изгиба, определенное из ВАХ, полученное при помощи осциллографа
| Uизг | Измерение | ___________________ |
Вопросы к защите
1. Объяснить принцип действия полупроводникового выпрямительного диода.
2. Какие явления происходят в p-n-переходе?
3. Что такое идеальный диод?
4. Сравнить ВАХ p-n-перехода и реального полупроводникового диода.
5. Перечислить параметры полупроводниковых выпрямительных диодов.
