Лабораторные работы по электронике Полупроводниковые выпрямители Исследование стабилитронов

Лабораторные работы по электронике

Исследование полупроводниковых выпрямителей и сглаживающих фильтров В лабораторной работе изложена теория и исследуются схемы полупериодного и двухполупериодного выпрямления однофазного переменного тока и двухполупериодного выпрямления трехфазного переменного тока без фильтра и с набором различных сглаживающих фильтров. По результатам экспериментов рассчитываются коэффициенты пульсаций, сглаживания и снимаются внешние характеристики различных выпрямителей.

Исследование влияния пространственного заряда на прохождение тока в диоде

Изучение вращения плоскости поляризации в магнитном поле (эффект Фарадея). Ознакомление с теорией эффекта Фарадея; наблюдение вращения плоскости поляризации при прохождении света через вещество, помещенное в магнитное поле.

Правила техники безопасности полностью соответствуют «Инструкции Ф-36 на безопасное выполнение работ в оптической лаборатории общего физического практикума».

Сглаживающие фильтры

Описание лабораторной установки

Исследование метрологических характеристик тензорезисторных преобразователей усилия

Основные характеристики тензорезисторов К основным технико-метрологическим характеристикам тензорезисторов относятся тензочувствительность, ползучесть, механический гистерезис, температурная нестабильность и группа динамических характеристик. Тензочувствительность определяется главным образом тензорезистивными свойствами материала чувствительного элемента, однако в значительной степени зависит от конструкции преобразователя, материала основы, вида и условий полимеризации клея и других факторов. Тензочувствительность тензорезистора, как и самого тензорезистивного материала, определяется коэффициентом относительной тензочувствительности K (15).

Конструкция датчика

По выполнению лабораторной работы по дисциплине первичные измерительные преобразователи Цель работы Ознакомится с принципом дествия индуктивных и трансформаторных датчиков, датчиков перемещения и схемами их включения в измерительные электрические цепи. Экспериментальным путем оптимизировать частоту напряжения питания измерительной схемы индуктивного и трансформаторного преобразователей по критерию максимальной чувствительности.

Оборудование, используемое при выполнении лабораторной работы Объект исследования Объектом исследования является дифференциальный индуктивный датчик линейных перемещений, имеющий два цилиндрических каркаса, на каждом из которых намотаны по две обмотки на каркасе I -обмотки W1 и W3, на каркасе 2 - обмотки W2 и W4

Исследование полупроводниковых выпрямительных диодов Цель работы - ознакомление с основными параметрами и характеристиками полупроводниковых выпрямительных диодов.

Методика проведения исследований и обработки результатов эксперимента. Основная цель проведения лабораторной работы – оптимизировать частоту напряжения питания измерительной схемы индуктивного преобразователя с целью получения максимальной чувствительности.

Измерение усилий и деформаций с использованием тензорезисторных преобразователей Целью настоящей работа является изучение принципа действия тензорезисторных преобразователей и приобретение практических навыков работы с тензометрической установкой, предназначенной для измерения механических сил и деформаций. В процессе выполнения работы студенты собирают электрическую схему тензометрической установки, определяют ее градуировочную характеристику, а затем определяют неизвестные веса и массы деталей.

Структурная схема тензометрической установки для измерения усилий

Обычно в практике измерений аппроксимирующую прямую принимают за градуировочную характеристику. В этом случае вместо градусника можно использовать известное значение чувствительности S, оговаривая при этом верхний предел измерения по усилию Pmax.

Расчетная часть Рассчитать вольт-амперную характеристику (ВАХ) выпрямительного диода I=f(U) при температуре окружающей среды +200С и +400С в диапазоне U=0…300мВ (не менее 5 точек).

Исследование варикапов Цель работы - ознакомление с основными параметрами и характеристиками варикапов.

Лабораторная работа №2

Исследование стабилитронов

Цель работы - ознакомление с основными параметрами и характеристиками полупроводниковых стабилитронов.

Общие сведения

 Стабилитроны предназначены для стабилизации напряжения на нагрузке при изменении питающего напряжения или сопротивления нагрузки, для фиксации уровня напряжения и т. д. Полупроводниковый стабилитрон представляет

собой плоскостной диод, выполненный из сильно легированного кремния. Для стабилитронов рабочим является участок электрического пробоя ВАХ в области обратных напряжений рис. 8,а. На этом участке напряжение на диоде остается практически постоянным при изменении тока через диод.

 а  б

 Рис. 8

Вольт-амперная характеристика стабилитрона представлена на рис. 8,а. В рабочей области вольт-амперную характеристику стабилитрона можно аппрок-симировать выражением:

 I = -A exp [α (Uст − βU )],

Коэффициенты α и β характеризуют форму кривой в области стабилизации. Характеристика реального стабилитрона приведена на рис. 8,б. Заштрихованная область определяет возможный разброс напряжений стабилизации. Вначале лавинный процесс неустойчив. Поэтому интервал рабочих токов стабилитрона выбирают от Imin, определяемого необходимой устойчивостью работы, до Imax, определяемого максимально допустимой мощностью рассеивания. Стабилитрон присоединяют параллельно нагрузке Rн.

  Для стабилизации малых напряжений (до 1В) используют стабисторы- кремниевые диоды, у которых для стабилизации используется прямая ветвь ВАХ.

Основные параметры стабилитрона:

Номинальное напряжение стабилизации Uст ном — напряжение на стабилитроне в рабочем режиме (при заданном токе стабилизации).

Минимальный ток стабилизации Iст.min — наименьшее значение тока стабилизации, при котором режим пробоя устойчив.

Максимально допустимый ток стабилизации  Iст.max — наибольший ток стабилизации, при котором нагрев стабилитронов не выходит за допустимые пределы.

Дифференциальное сопротивление rдиф — отношение приращения напряжения стабилизации к вызывающему его приращению тока стабилизации: rдиф= DUст /DIст.

Температурный коэффициент напряжения стабилизации- отношение относительного изменения напряжения стабилизации к абсолютному изменению температуры окружающей среды: aст=DUст /(UстDT).

К параметрам стабилитронов также относят максимально допустимый прямой ток Imax, максимально допустимый импульсный ток Iпр.и max , максимально допустимую рассеиваемую мощность Р max .

Задание

Расчетная часть

Рассчитать параметрический стабилизатор рис. 9,а на заданное значение нагрузки  с выходным напряжением 9В и нестабильностью 1% при нестабильности напряжения на входе 10%.

Для параметрического стабилизатора справедливы соотношения:

 

  ,

 

 ,

 .

Для рассчитанного параметрического стабилизатора определить изменение напряжения стабилизации DUст при изменении температуры на 500С.

Исходные данные к расчету

Параметры стабилитрона КС191Ж: , , rдиф=47Ом, aст=0,09[%/0C], .

Экспериментальная часть

 

 а Рис. 9 б

Исследовать полупроводниковые стабилитроны VD1, VD2 рис. 9,а,б:

cнять вольт-амперные характеристики (ВАХ) стабилитронов VD1, VD2 I=f(U),   (не менее 10 точек);

 

Снять амплитудные характеристики схем рис. 9, а,б Uвых=f(Uвх) в диапазоне Uвх=-15В…+15В

По результатам эксперимента определить:

напряжения стабилизации стабилитронов VD1, VD2 и классифицировать по типу;

дифференциальные сопротивления стабилитронов rдиф1, rдиф2;

сопротивления стабилитронов постоянному току в середине рабочего участка R01, R02;

Описание лабораторной установки

 Принципиальная схема макета, представленная на рис. 9, позволяет изучить основные свойства полупроводниковых стабилитронов. Для снятия прямой и обратной ВАХ стабилитронов на схемы подается регулируемое напряжение Uрег соответствующей полярности от регулируемого стабилизированного источника питания.

Указания по выполнению работы

Для снятия вольт-амперных характеристик (ВАХ) стабилитронов VD1, VD2 необходимо использовать регулируемый стабилизированный источник питания 0-15В, напряжение с которого подключается к клеммам “Uрег” на лабораторном стенде с соответствующей полярностью. Для снятия прямой ветви ВАХ на анод стабилитрона подается положительное напряжение Uрег (прямое включение стабилитрона). Для снятия обратной ветви ВАХ на анод подается отрицательное напряжение Uрег (обратное включение стабилитрона). Изменяя напряжение Uрег с источника питания от нуля до 15В, вольтметром постоянного тока или универсальным вольтметром фиксируют напряжения на стабилитроне и резисторе R1, данные заносятся в таблицу. Значение тока рассчитывается по закону Ома.

Для снятия амплитудных характеристик параметрических стабилизаторов рис.9, а,б в диапазоне Uвх=-15В…+15В на входе стабилизаторов изменяют напряжение регулируемого стабилизированного источника питания от 0 до +15В (не менее 10 точек), затем меняют полярность и снимают значения выходного напряжения при изменении входного от –15В до 0.

Для удобства выполнение 1 и 2-го пунктов экспериментальной части можно совместить, в данном случае UVD1=Uвых1, UVD2=Uвых2.

Напряжения стабилизации стабилитронов, дифференциальные сопротивления и сопротивления постоянному току в середине рабочего участка ВАХ определяются по обратным ветвям построенных вольт-амперных характеристик.

Содержание отчета

Отчет по работе должен содержать:

Цель работы.

Исходные данные для расчета.

Предварительный расчет.

Принципиальную схему лабораторной установки.

Таблицы экспериментальных и расчетных данных.

Графики зависимостей, полученных в результате эксперимента и расчета.

Краткие выводы по результатам расчета и эксперимента.

Контрольные вопросы

Назначение стабилитронов, их отличие от выпрямительных диодов.

Сравнить ВАХ стабилитрона и выпрямительного диода.

Изобразите ВАХ стабистора.

В чем отличие стабистора от стабилитрона?

Основные параметры и характеристики стабилитронов.

Чем характеризуются температурные свойства стабилитронов?

Как экспериментально снять ВАХ стабилитрона?

Как экспериментально определить дифференциальное сопротивление стабилитрона?

Нарисовать принципиальную схему параметрического стабилизатора и пояснить принцип его работы.

Что называют амплитудной характеристикой?

Нарисовать схему амплитудного ограничителя на стабилитроне и сигнал на его входе и выходе.

Как использовать стабилитрон для ограничения “сверху” с заданным порогом, для ограничения “снизу”, для двухстороннего ограничения?


Электротехника и электроника