7.2.1. Цель и краткое содержание работы
Целью работы является изучение характеристик нелинейных резистивных элементов, широко применяемых в электронных устройствах, с целью изучения их свойств, которые могут найти практическое применение.
Экспериментальное исследование заключается в сборке схемы в соответствии с опытами по программе работы, в снятии вольт-амперных характеристик (ВАХ) исследуемых элементов.
Расчеты с использованием экспериментальных данных проводятся с целью определения параметров исследуемых нелинейных элементов.
Обязательные теоретические сведения, необходимые для выполнения работы, изложены в следующих разделах пособия:
7.1.1. Основные понятия и определения;
7.1.2. Полупроводниковый диод;
7.1.3. Полупроводниковый стабилитрон;
7.1.4. Динистор.
При необходимости следует воспользоваться конспектами лекций по соответствующим разделам курса и учебными пособиями.
В настоящей работе студенты на основании опытных данных производят расчеты по программе работы и строят вольт-амперные характеристики исследуемых нелинейных резистивных элементов.
|
|
7.2.2. Описание лабораторного стенда
Общий вид панели лабораторного стенда приведен на рис. 7.7.
Рис. 7.7. Панель лабораторного стенда
В данной лабораторной работе используются следующие элементы:
- источник Т1 синусоидального тока частотой 50 Гц;
- двухполупериодный выпрямитель на диодах VD 1- VD 4;
- диод (стабилитрон) VD 6;
- динистор VD 7;
- сопротивления R 8, R 17;
- измерительные приборы: вольтметры V 1, V 2, амперметры А1, А2;
- мультиметр (выдается преподавателем);
- тумблер S 5 для подключения источника питания к цепи;
- тумблер S 6 для включения выпрямителя.
Регулирование входного напряжения осуществляется галетными переключателями регулятора напряжения (ЛАТР, Т1), общий вид которого показан на рис. 7.8.
Рис. 7.8. Вид регулятора напряжения лабораторного стенда
Величина переменного сопротивления R 17 изменяется с помощью переключателя на блоке, общий вид которого представлен на рис. 7.9.
Рис. 7.9. Общий вид блока регулирования сопротивления R 17
7.2.3. Порядок выполнения измерений
1. Собрать схему, представленную на рис. 7.10.
Рис. 7.10. Схема цепи для исследования
полупроводникового диода
Напряжение ЛАТР, Т1 регулируется в пределах 0-100В. Тумблер S 6 включить для реализации режима двухполупериодного выпрямления напряжения питания. Сопротивление R 8=400 Ом используется для ограничения тока через диод VD 6.
Установить переключатель регулятора напряжения в положение "0" по синей шкале и подать напряжение на схему, замкнув тумблер S 5. Напряжение U на диоде VD 6 измерять мультиметром, ток I − амперметром А1.
|
|
Вольт-амперная характеристика снимается постепенным увеличением напряжения питания с фиксацией тока через диод. Измерения производить в диапазоне изменения тока от нуля до 0,3 А. Измеренные напряжение и ток занести в табл.7.1. Отключить питание тумблером S 5.
2. Собрать схему, представленную на рис. 7.11.
Рис. 7.11. Схема цепи для исследования
стабилитрона
Тумблер S 6 включить для реализации режима двухполупериодного выпрямления напряжения питания.
Установить переключатель регулятора напряжения в положение "0" по синей шкале и подать напряжение на схему, замкнув тумблер S 5. Напряжение U на стабилитроне VD 6 измерять вольтметром V 2, ток I − амперметром А1, входное напряжение Е – вольтметром V 1.
Вольт-амперная характеристика снимается постепенным увеличением напряжения питания с фиксацией тока через стабилитрон. Измерения производить в диапазоне изменения тока от нуля до 0,24 А. Измеренные напряжения и ток занести в табл.7.1. Отключить питание тумблером S 5.
3. Собрать схему, представленную на рис. 7.12.
Рис. 7.12. Схема цепи для исследования динистора
Тумблер S 6 включить для реализации режима двухполупериодного выпрямления напряжения питания. Сопротивление R 17 установить равным нулю.
Установить переключатель регулятора напряжения в положение "0" по синей шкале и подать напряжение на схему, замкнув тумблер S 5. Напряжение на динисторе VD 7 измерять вольтметром V 2, ток − амперметром А2.
Вольт-амперная характеристика снимается постепенным увеличением напряжения питания с фиксацией тока через динистор. Измерения производить в диапазоне изменения тока от нуля до 0,15 А. Обратить внимание на скачок тока и напряжения при достижении напряжения пробоя p-n перехода. Измеренные напряжения и токи занести в табл. 7.1. Отключить питание тумблером S 5.
Данные опытов снятия вольт-амперных характеристик Таблица 7.1
№п/п | Диод | Стабилитрон | Динистор | |||||||
U | I | U | Е | I | U | I | ||||
В | дел. | А | В | В | дел. | А | В | дел. | А | |
.... | ||||||||||
7.2.4. Расчетная часть
1. По данным табл.7.1 построить ветвь вольт-амперной характеристики диода в проводящем направлении. Для произвольно выбранных на характеристике двух точек рассчитать R ст и R д. Определить параметры различных схем замещения и начертить их.
2. По данным табл.7.1 построить вольт-амперную характеристику стабилитрона. На участке стабилизации выбрать произвольно точку номинального напряжения UN и соответствующего ему напряжения EN источника. Рассчитать для выбранной точки дифференциальное сопротивление R д.
Рассчитать параметры схемы замещения стабилитрона и начертить схему стабилизатора (рис. 7.5) в режиме холостого хода, в которой принять R 0= R 8 и R н=∞. Рассчитать коэффициент стабилизации.
3. По данным табл. 7.1 построить ветвь ВАХ динистора в проводящем направлении. Отметить скачок напряжения пунктирной линией.
7.2.5. Содержание отчета
1. Титульный лист.
2. Цель и краткое содержание работы.
3. Схемы испытаний исследуемых цепей.
4. Таблицу с данными испытаний и расчетов.
5. Произведённые расчёты и построения.
6. Ответы на контрольные вопросы
7.2.6. Контрольные вопросы
1. Что такое ВАХ, и какими способами её можно задать?
2. Чем отличается нелинейный элемент от линейного?
3. Какие нелинейные элементы испытывались и как выглядят их вольт-амперные характеристики?
4. Что такое статическое и дифференциальное сопротивления, и как их определить?
5. Как создать схему замещения (приближённую модель) диода и стабилитрона с помощью линейных элементов?
|
|
6. В каких электротехнических устройствах применяются диоды, стабилитроны, динисторы?
7. Что характеризует коэффициент стабилизации, и от чего он зависит?