Исследование полупроводникового диода

Лабораторная работа № 1

СОДЕРЖАНИЕ

1.Назначение релейной защиты и основные требования, предъявляемые к ней.....................3

2. Измерительные трансформаторы тока и напряжения................................................................ 6

3. Максимальные токовые защиты.....................................................................................……….10

4. Направленные МТЗ...........................................................................................................................15

5. Токовые отсечки.................................................................................................................................19

6. Защиты от замыканий на землю.....................................................................................................23

7. Защиты на переменном оперативном токе..................................................................................31

8. Дифференциальные защиты...........................................................................................................35

9. Дистанционные защиты...................................................................................................................42

10.Блокировки от ложных срабатываний релейной защиты при качаниях............................50

II.Высокочастотные защиты линий...................................................................................................54

12.Устройства релейной защиты ЛЭП.............................................................................................59

13.Защиты синхронных генераторов и двигателей.......................................................................61

14.Основные защиты силовых трансформаторов..........................................................................70

15.Основные защиты блоков «генератор-трансформатор...........................................................77

16.3ащита шин станций и подстанций. УРОВ................................................................................80

17.Репе защиты, выполненные на интегральных микросхемах.................................................87

18.Расчет релейной защиты понижающих трансформаторов....................................................97

Библиографический список......................................................................................................

Основу диодов составляет двухслойная монокристаллическая полупроводниковая структура с электронно-дырочным переходом или контакт металл—полупроводник. Принцип действия диодов определяется свойством односторонней проводимости р—n -перехода.

Основным свойством электронно-дырочного перехода является свойство односторонней электропроводности. При прямом включении р—n -переход проводит ток под действием напряжения внешней электрической цепи, а при обратном не пропускает тока.

При прямом включении область р – типа подключена к положительному полюсу, а область n-типа к отрицательному. Так как силы внешнего электрического поля направлены встречено силам внутреннего поля объемных зарядов, то высота потенциального барьера уменьшается на величину напряжения, приложенного к р—n -переходу в прямом направлении (U_F).

При длительном протекании прямого тока наступает установившееся состояние, которое можно рассматривать как динамическое равновесие. При прямом смещении в р- и n – областях накапливаются значительные неравновесные заряды электронов и дырок. Эти заряд определяют диффузионную емкость р- n- перехода, которая весьма значительна и является причиной инерционности при переключениях р- n- перехода на повышенных частотах.

Вольт-амперная характеристика р-n-перехода. Зависимость тока через электронно-дырочный переход от приложенного напряжения называется вольт-амперной характеристикой (ВАХ). Физические явления прямого и обратного переходов были рассмотрены выше. На рис. 1. приведена ВАХ идеализированного р-n- перехода.

Рис. 1. Вольт-амперная характеристика идеализированного р-n-перехода

Прямая и обратная ветвь имеют существенно различные масштабы напряжения и тока в прямом и обратных направлениях.

где I₀ – обратный ток р-n-перехода

Положение кривой определяется температурой Т окружающей среды полупроводниковой структуры.

В реальных приборах ВАХ структуры с р-n-переходом имеет несколько отличий от идеальной ВАХ.

- при определенном значении обратного напряжения наступает резкое увеличение обратного тока, сопровождающее пробой р-n-перехода;

- обратный ток несколько больше теоретического значения I₀ из-за наличия поверхностных токов утечки, дефектов в структуре проводника и др.;

прямое напряжение при определенном значении тока увеличивается из-за потерь напряжения в теле полупроводника и на контактных переходах.

На лабораторных стендах, согласно схемам исследования, приведенным на рис. 1. были получены опытные данные по исследованию прямой и обратной ветви ВАХ двух различных диодов, а также обратной ветви ВАХ стабилитрона

Прямая ветвь ВАХ
I, мА	U1, В	U2, В
	0,5	0,65
	0,7
	1,25	1,2
	1,8	1,85
		2,9
	4,21	4,4
	5,3	5,5
Обратная ветвь ВАХ
Uобр, В	IД1, А	IД2, А
	0,17	0,08
	0,25	0,13
	0,3	0,16

Обратная ветвь стабилитрона
I, мА	U1, В	U2, В	Кн
0,05	4,4
0,5	5,4	5,4
2 1		7,5
5 3		10,5
20 10
		20,5

В отчете по лабораторной работе выполнить:

- расчет динамического сопротивления стабилитрона , где

- приращение напряжения, - приращение тока, взятые по

последнему и предпоследнему значению из таблицы 2.

- расчет коэффициента нестабильности , где - среднее

значение напряжения при расчетных токах.

В выводах:

- обосновать различие ВАХ диодов Д1 и Д2 и неравномерное распределение токов при их параллельном соединении.

- обосновать различие ВАХ диодов Д1 и Д2 и неравномерное

распределение токов при их последовательном соединении.

- Обосновать характер обратной ветви ВАХ стабилитрона