Выпрямительные диоды

 

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное учреждение высшего профессионального образования

Ухтинский государственный технический университет

Кафедра электрификации и автоматизации  технологических процессов

 

 

 

 

ОТЧЕТ

по лабораторной работе № 4

                                «Выпрямительные диоды»

 

 

 

 

Выполнила:

студент гр. МЛК-1-11                                                     Тур Е.М.

проверил:                   Дементьев И. А.

 

 

 

Ухта 2013

 

Выпрямительные диоды

1 Эффект р-n перехода в диодах

 

Общие сведения

Диод – двухэлектродный полупроводниковый элемент, содержащий  
n-проводящий и р-проводящий слои (рисунок 1.1). В n-проводящем слое в качестве свободных носителей заряда преобладают электроны, а в  
р- проводящем слое – дырки. Существующий между этими слоями р-n переход имеет внутренний потенциальный барьер, препятствующий соединению свободных носителей заряда. Таким образом, диод блокирован.

Рисунок 1.1 – Условное обозначение  диода

При прямом приложении напряжений («+» к слою р, «–» к слою n) потенциальный барьер уменьшается, и диод начинает проводить ток (диод открыт). При обратном напряжении потенциальный барьер увеличивается (диод заперт). В обратном направлении протекает только небольшой ток утечки, обусловленный неосновными носителями заряда.

При исследовании выпрямительных диодов применяются следующие обозначения:

U_пр – напряжение, приложенное к диоду при прямой полярности;

I_пр – ток через диод при прямой полярности;

U_обр – напряжение, приложенное к диоду при обратной полярности;

I_обр – ток через диод при обратной полярности.

 

Экспериментальная часть

Задание: снять вольтамперную характеристику полупроводникового диода в прямом и обратном направлениях.

Последовательность выполнения эксперимента:

• К диоду (рисунок 1.2а) при прямой полярности приложите напряжение постоянного тока U_пр, величины которого указаны в таблице 1.1, измерьте с помощью мультиметра соответствующие токи I_пр и их значения занесите в таблицу 1.1. Используйте при этом схему измерения с погрешностью по току.

Рисунок 1.2 –  Схема для выполнения эксперимента по снятию вольтамперной характеристики полупроводникового диода

Таблица 1.1 – Результаты измерений при прямой полярности включения диода

Uпр, В	0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,55	0,6	0,65
Iпр, мА

• Измените полярность диода как показано на рисунке 1.2б и повторите эксперимент при величинах обратных напряжений, указанных в таблице 1.2. Для получения напряжений более 15 В соедините два источника последовательно.

Таблица 1.2 – Результаты измерений при обратной полярности включения диода

Uобр, В	0	3	7	10	15	20	25	28	30
Iобр, мА

• Используя измеренные данные из таблиц 1.1 и 1.2, постройте на координатной плоскости (рисунок 1.3) вольтамперную характеристику диода.

 

Рисунок 1.3 – Статическая вольтамперная  характеристика диода 
2 Полупроводниковый мостовой выпрямитель

 

Общие сведения

Однополупериодный выпрямитель использует только одну половину переменного напряжения. Как следствие, постоянное напряжение низкое по величине и имеет значительные пульсации.

В случае мостового выпрямителя, со схемой (рисунок 1.4), описанного недостатка удается избежать. Здесь полуволны противоположных полярностей суммируются, и среднее значение выпрямленного напряжения увеличивается в два раза.

Рисунок 1.4 – Двухполупериодный выпрямитель и его характеристика

 

Экспериментальная часть

Задание: Исследовать свойства мостового выпрямителя с помощью виртуальных приборов.

Последовательность выполнения эксперимента:

• Соберите цепь согласно схеме (рисунок 1.5) без сглаживающего фильтра. На схеме V0 и V1 – входы коннетора. При сборке схемы обратите внимание на полярность электрического конденсатора.

• Запустите с рабочего стола компьютера программу STEND TOE 9.exe.

• Включите виртуальные приборы V0 и V1 и вызовите из МЕНЮ осциллограф. Подключите два любых входа осциллографа к каналам V0 и V1. Установите развертку 5 мс/дел.

• Перенесите на координатную плоскость (рисунок 1.6) осциллограммы входного и выходного напряжений.

• Сделайте измерения и запишите в таблицу 1.3 значения:

, , , , .

• Рассчитайте и запишите в таблицу 1.3 коэффициенты и .

Рисунок 1.5 – Схема для выполнения эксперимента по исследованию осциллограммы выходного напряжения мостового выпрямителя

 

• Параллельно нагрузочному резистору R_нагр подключите сглаживающий конденсатор C. Повторите предыдущие действия со всеми конденсаторами (ёмкость конденсаторов указана в таблице 1.4) и дополните графики выпрямленного напряжения на рисунке 1.6.

Таблица 1.4 – Результаты измерений  и вычислений по работе

 

 

 

С, мкФ	0	1	10	100
, В
, В
, В
, Гц
m

Рисунок 1.6 – Осциллограммы входного и выходного напряжений