МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ по выполнению лабораторной работы «Исследование полупроводникового диода, стабилитрона» по дисциплине: « Электротехника и электроника»

ОБОУ СПО «Курский электромеханический техникум»

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

по выполнению лабораторной работы №13

ТЕМА:«Исследование полупроводникового диода, стабилитрона»

по дисциплине: « Электротехника и электроника»

для специальностей:

230205 Эксплуатация транспортного электрооборудования и автоматики

(по видам транспорта, за исключением водного),

151022 Монтаж и техническая эксплуатация

холодильно – компрессорных машин и установок (по отрасли)

Составила:

преподаватель

ОБПОУ «КЭМТ»

КУЛИНИЧ Е.В.

Лабораторная работа №13

Тема: «Исследование полупроводникового диода, стабилитрона»

Цель:Формирование навыков исследовательской работы, связанной с подтверждением теоретических сведений о полупроводниковом диоде, стабилитроне.

Оборудование: лабораторная установка «Электронная техника – ЭТ-ПО-01»; компьютер; программа testofficeprov 4.7.2, ZGraphik1.1; принтер.

I ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Полупроводниковым диодом называют полупроводниковый прибор с одним или несколькими p-n- переходами. Это двухэлектродный электронный прибор на основе полупроводникового кристалла.Понятие «полупроводниковый диод» объединяет различные приборы с разными принципами действия, имеющие разнообразное назначение.В наиболее распространённом классе электропреобразовательных полупроводниковых диодов различают: выпрямительные диоды, импульсные диоды, стабилитроны, диоды СВЧ (в т. ч. видеодетекторы, смесительные, параметрические, усилительные и генераторные, умножительные, переключательные). Среди оптоэлектронных полупроводниковых диодов выделяют фотодиоды, светоизлучающие диоды и полупроводниковые квантовые генераторы.

Одним из главных свойств полупроводникового диода на основе p-n перехода является резкая асимметрия вольт-амперной характеристики: высокая проводимость при прямом смещении и низкая при обратном (рис 13.1 а). Это свойство диода используется в выпрямительных диодах.Буквами p и n обозначены слои полупроводника с проводимостями соответственно p-типа и n-типа. Обычно концентрации основных носителей заряда (дырок в слое p и электронов в слое n) сильно различаются. Одна из областей p-n-структуры, называемая эмиттером, имеет большую концентрацию основных носителей заряда, чем другая область, называемая базой.

Полупроводниковые диоды обладают многими преимуществами по сравнению с вакуумными – малыми размерами, длительными сроками службы, механической прочностью. Существенным недостатком полупроводниковых диодов является зависимость их параметров от температуры.

Стабилитрон – это полупроводниковый диод с одним p-n -переходом, у которого обратный ток при некотором значении обратного напряжения скачкообразно возрастает.

Стабилитроныпредназначены для стабилизации напряжения на нагрузке при изменении питающего напряжения или сопротивления нагрузки, для фиксации уровня напряжения и т. д. Полупроводниковый стабилитрон представляетсобой плоскостной диод, выполненный из сильно легированного кремния. Для стабилитронов рабочим является участок электрического пробоя вольт-амперной характеристики(ВАХ) в области обратных напряжений. На этом участке напряжение на диоде остается практически постоянным при изменении тока через диод.Для стабилизации малых напряжений (до 1В) используют стабисторы-кремниевые диоды, у которых для стабилизации используется прямая ветвь ВАХ.

Чтобы избежать перегрузки в работе стабилитрона, в электрическую цепь включают балластный резистор.

Светодио́д или светоизлучающий диод — полупроводниковый прибор с электронно-дырочным переходом, создающий оптическое излучение при пропускании через него электрического тока.

Основной характеристикой светодиода является люкс-амперная характеристика. Светодиодом управляют с помощью источника тока. Яркость свечения светодиода пропорциональна числу зарядов, инжектированных p-n- переходом.

Вольт-амперной характеристикой называется зависимость силы тока от подаваемого напряжения.

а) б) в) г)

Рис 13.1 а) внешний вид и графическое обозначение на схеме диода 1N4007;б) вольт-амперная характеристика полупроводникового диода; в) внешний вид и графическое обозначение на схеме стабилитрона КС133; г) вольт-амперная характеристика стабилитрона.

II ВЫПОЛНЕНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

II.1 Измерение параметров полупроводникового диода

1. Ознакомиться с лабораторной установкой, найти элементы схемырис 13.2 для снятия вольт-амперной характеристики полупроводникового диода.

2. На сменной панели собрать схему на рис 13.2 для снятия вольт-амперной характеристики полупроводникового диода. ПРОВЕРИТЬ ПОЛЯРНОСТЬ ПОДКЛЮЧЕНИЯ ДИОДА. Проверить рукоятку источника питания Е1 (должна находиться в крайнем левом положении – на минимуме).

Рис 13.2 Схема для снятия вольт-амперной характеристики полупроводникового диода

1. Представить собранную схему для проверки преподавателю.

2. Включить установку и плавно изменяя напряжение источника Е1 от 0В до 8В измерить показания амперметра и вольтметра, и занести измеренные значения в таблицу 13.1.

Таблица 13.1

1. Изменить полярность включения диода на противоположную, переключить вольтметр.

2. Представить собранную схему для проверки преподавателю.

3. Включить установку и плавно изменяя напряжение источника Е1 от 0В до 8В измерить показания амперметра и занести измеренные значения в таблицу 13.2.

Таблица 13.2

II. 2 Измерение параметров стабилитрона

1. Найти элементы схемы рис 13.3для снятия вольт-амперной характеристики стабилитрона.

2. На сменной панели собрать схему на рис 13.3 для снятия вольт-амперной характеристики стабилитрона. ПРОВЕРИТЬ ПОЛЯРНОСТЬ ПОДКЛЮЧЕНИЯ СТАБИЛИТРОНА. ЗАМЕНИТЬ РЕЗИСТОР R1 100Ом НА РЕЗИСТОР 510 Ом.

Рис 13.3Схема для снятия вольт-амперной характеристики стабилитрона

1. Представить собранную схему для проверки преподавателю.

2. Включить установку и плавно изменяя напряжение источника Е1 от 0В до 8В измерить показания амперметра и занести измеренные значения в таблицу 13.3.

Таблица 13.3

1. Изменить полярность включения стабилитрона на противоположную, переключить вольтметр.

2. Представить собранную схему для проверки преподавателю.

3. Включить установку и плавно изменяя напряжение источника Е1 от 0В до 8В измерить показания амперметра и занести измеренные значения в таблицу 13.4.

Таблица 13.4

II.3 Построение вольт-амперных характеристик полупроводниковых приборов.

III.Вывод:

IV Вопросы для самопроверки:

1. Когда можно включать лабораторную установку.

2. Какой полюс обозначает белая полоса на диоде 1N4007E.

3. Какие измерительные приборы необходимы для снятия вольт-амперной характеристики диода 1N4007E необходимы.

4. Как нужно изменить исходную схему (рис13.1) для снятия обратной вольт-амперной характеристики диода.

5. Какие измерительные приборы необходимы для снятия вольт-амперной характеристики стабилитрона.

6. Графическое обозначение диода, стабилитрона.

7. Что представляет собой цветовая маркировка стабилитрона КС133.

8. Какое устройство называют полупроводниковым диодом, стабилитроном?

9. Что называется вольт-амперной характеристикой?

10. Какой вид имеет вольт-амперная характеристика полупроводникового диода, стабилитрона?

11. Что включают в электрическую цепь, чтобы избежать перегрузки в работе стабилитрона?

12. Что является основной характеристикой светодиода?

13. Как управляют светодиодом?

14. Отчего зависит яркость светодиода?

Литература

Основная

1. Данилов И.А. Общая электротехника с основами электроники. - М.:

Высшая школа, 2008. – 654с.

1. Методические указания по выполнению лабораторных работ. Учебная лабораторная установка «Электронная техника – ЭТ-ПО-01»: «Профобразование», 2012. -133с.

Дополнительная

1. Ванюшкин М.Б. Курс по электротехнике и основам электроники.

[Электронный ресурс]. www. http//eleczon. Ru.

1. Полупроводниковые приборы. Диоды выпрямительные, стабилитроны, тиристоры: Справочник. Под.ред. А. В. Голомедова.– М.: Радио и связь, 1998. - 528с.; ил.