Исследование характеристик и параметров диодов

УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ «МУНИЦИПАЛЬНОЕ ПРАВО»

Для материально-технического обеспечения дисциплины используется учебная аудитория кафедры (проведение лекций и семинарских занятий).

Материально-техническими средствами обучения дисциплины являются:

1. Технические средства обучения (мультимедийный проектор, ПЭВМ).

2. Информационные слайды.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению подготовки 030900.62 – «Юриспруденция».

 

Авторы:Шелепенькин А.А.

 

Рецензенты: кандидат юридических наук, доцент С.Б. Немченко (Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России).

Программа одобрена на заседании Ученого совета СПбУ ГПС МЧС России от года, протокол № ……

Исследование характеристик и параметров диодов

с использованием программы эмуляции электронных схем

NI MULTISIM

1. Цель работы: исследовать характеристики и параметры полупроводниковых диодов с использованием программы эмуляции электронных схем NI MULTISIM.

2. Используемое оборудование:

· Персональный компьютер с предустановленной программой эмуляции электронных схем National Instruments Multisim.

3. Перечень используемой литературы:

· Берикашвили В.Ш., Основы электроники: учебник для студ. учреждений сред. проф. образования.— М.: Издательский центр «Академия», 2013. — 208 с.

· «Введение в Multisim», National Instruments.

· Марченко А.Л., Освальд С.В., «Лабораторный практикум по электротехнике и электронике в среде Multisim». Учебное пособие для ВУЗов. – М.: ДМК ПРЕСС, 2010. – 448с.

4. Краткие теоретические сведения.

4.1. Выпрямительный полупроводниковый диод.

Выпрямительный полупроводниковый диод (далее «диод») применяется для выпрямления переменного напряжения.

Вольт-амперная характеристика (ВАХ) диода:

I=f(U)

Из вольт-амперной характеристики (ВАХ) диода (рис. 4.1.) видно, что прямой ток имеет величину порядка десятков миллиампер при прямом напряжении порядка десятых долей вольта, следовательно, прямое сопротивление диода не превышает десятков Ом.

Вольт-амперная характеристика диода

Iпр,мА

 

 

ΔI

 

ΔU

Uобр,В Uпр,В

 

Iобр,мкА

 

Рис.4.1.

 

Для мощных диодов прямой ток составляет единицы ампер и более при таком же прямом напряжении, следовательно, их прямое сопротивление снижается до единиц Ом и менее.

Обратный ток диода составляет единицы мкА при обратном напряжении до сотен Вольт, поэтому обратное сопротивление диода равно сотням кОм и более.

Параметры диода определяют из прямоугольного треугольника, который строится на прямой ветви ВАХ:

4.1.1. Динамическое (дифференциальное) сопротивление (сопротивление переменному току):

Ri = ΔU / ΔI [Ом].

4.1.2. Статическое сопротивление (сопротивление дида постоянному току):

Rо = U / I [Ом].

4.1.3 Крутизна характеристики диода:

S = ΔI / ΔU [мА/В], [См].

4.1.4. Коэффициент выпрямления:

К = Iпр / Iобр при U = ±1В или К = Rобр / Rпр.

 

4.2. Кремниевый стабилитрон.

Полупроводниковые стабилитроны применяются для стабилизации напряжения источников питания. В прямом направлении вольт-амперная характеристика стабилитрона почти не отличается от характеристики любого кремниевого диода (рис. 4.2.).

Вольт-амперная характеристика

Iпр, мА

 

 

∆Uст

Uобр 0 Uпр

 

Iмин

РТ

Iср

 

∆Iст

Iмакс

 

 

Рис.4.2.

 

Рабочим участком ВАХ является обратная ветвь (участок электрического пробоя), поэтому в качестве стабилитронов используются только кремниевые диоды, т.к. в германиевых электрический пробой быстро переходит в тепловой.

Стабилитроны называют ещё и опорными диодами, т.к. они используются для фиксации уровней напряжений в схемах.

Основные параметры стабилитрона:

4.2.1. Напряжение стабилизации Uст – падение напряжения на стабилитроне при номинальном значении тока (Uст от единиц до сотен Вольт).

4.2.2. Минимальный ток Iмин – ток, при котором возникает устойчивый электрический пробой.

4.2.3. Максимальный ток Iмакс – ток, при котором мощность, рассеиваемая на стабилитроне, не превышает допустимого значения.

4.2.4. Максимальная мощность рассеивания – мощность, выделяющаяся в p-n - переходе, при которой не возникает тепловой пробой.

4.2.5. Динамическое сопротивление Ri в рабочей точке:

Ri = ΔUст / ΔIст [Ом].
4.2.6. Статическое сопротивление:

Rо = Uст / Iст [Ом].

4.2.7. Добротность Q:

Q = Ro / Ri ≥ 100