Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
ДОСЛІДЖЕННЯ КРЕМНІЄВОГО СТАБІЛІТРОНА
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
Не вказано
Факультет:
Електроніка та мікропроцесорна техніка
Кафедра:
Не вказано
Інформація про роботу
Рік:
2010
Тип роботи:
Методичні вказівки до лабораторної роботи
Предмет:
Електроніка та мікропроцесорна техніка
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ ТА НАУКИ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ “ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА”
ДОСЛІДЖЕННЯ КРЕМНІЄВОГО СТАБІЛІТРОНА
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ТА ІНСТРУКЦІЯ
до лабораторної роботи № 2
з дисципліни “Електроніка та мікропроцесорна техніка”
для студентів базового напряму 6.0902 “Інженерна механіка”
Затверджено на засіданні кафедри
автоматизації та комплексної механізації машинобудівної промисловості.
Протокол № 4 від 25.10.2008 р.
Львів – 2010
Дослідження кремнієвого стабілітрона: Методичні вказівки та інструкція до лабораторної роботи № 2 з дисципліни “Електротехніка електроніка та мікропроцесорна техніка” для студентів базового напряму: 6.0902 “Інженерна механіка” /Укл.: І. Д. Зелінський, С. А. Таянов, В. М. Гурський. – Львів: Видавництво Національного університету “Львівська політехніка”, 2008. – 12 с.
Відповідальний за випуск Гаврильченко О. В., канд. техн. наук, доц.
Рецензент Русин Б. П., д-р. техн. наук, с.н.с. ФМІ НАН України
ДОСЛІДЖЕННЯ КРЕМНІЄВОГО СТАБІЛІТРОНА
Мета роботи – зняття вольт-амперної характеристики (ВАХ) і визначення параметрів кремнієвого стабілітрона.
1. Короткі теоретичні відомості
Стабілітроном називається напівпровідниковий діод, призначений для стабілізації рівня постійної напруги, тобто підтримки якогось рівня незмінним. За конструкцією стабілітрони завжди площинні і кремнієві. Принцип дії стабілітрона заснований на тому, що на його ВАХ є ділянка, на якій напруга практично не залежить від величини протікаючого струму (рис. 1). Такою ділянкою є ділянка електричного пробою, а за рахунок легуючих добавок в напівпровідник струм електричного пробою може змінюватися в широкому діапазоні, не переходячи в тепловий пробій. Оскільки ділянка електричного пробою – це зворотна напруга, то стабілітрон включається зворотним включенням (рис. 2).
Резистор EMBED Equation.3 задає струм через стабілітрон так, щоб величина струму була близька до середнього значення між EMBED Equation.3 і EMBED Equation.3 . Таке значення струму називається номінальним струмом стабілізації.
Принцип дії. При зменшенні вхідної напруги струм через стабілітрон і падіння напруги на Ro може зменшуватися, а напруга на стабілітроні і на навантаженні залишаться постійними, виходячи з вольтамперной характеристики. При збільшенні вхідної напруги струм через стабілітрон і URo збільшується, а напруга на навантаженні все одно залишається постійною і рівною напрузі стабілізації. Стабілітрон підтримує постійність напруги при зміні струму через нього від EMBED Equation.3 до EMBED Equation.3 . При обмеженні величини зворотного струму стан пробою в стабілітроні може підтримуватися і відтворюватися протягом десятків тисяч годин. На цій ділянці напруга на діоді залишається практично постійною при значній зміні струму, що протікає через діод.
Основні параметри стабілітронів:
– напруга стабілізації EMBED Equation.3 ;
– мінімальне, максимальне і номінальне значення струму стабілізації EMBED Equation.3 , EMBED Equation.3 , EMBED Equation.3 (рис. 3а);
– зміна напруги стабілізації EMBED Equation.3 ;
– диференціальний опір на ділянці стабілізації:
EMBED Equation.3 ;
– температурний коефіцієнт стабілізації EMBED Equation.3 , EMBED Equation.3 , EMBED Equation.3 (рис. 3б).
Рис. 3. Основні параметри стабілітрона
Напівпровідникові стабілітрони застосовуються в основному в стабілізаторах напруги компенсаційного і параметричного типу. За значенням допустимої потужності розсіювання EMBED Equation.3 стабілітрони поділяються на стабілітрони малої ( EMBED Equation.3 < 0,3 Вт), середньої (0,3< EMBED Equation.3 <5 Вт) і великої ( EMBED Equation.3 > 5 Вт) потужності.
Розглянемо найпростішу схему стабілізації. Для цього до джерела нестабільної напруги EMBED Equation.3 підключають ланцюг, що складається з резистора і стабілітрона – p-n переходу, розрахованого на задану напругу пробою і включеного в зворотному напрямку (рис. 4а). Якщо напруга на стабілітроні починає перевищувати критичну, то стабілітрон відкривається, струм через нього і через резистор EMBED Equation.3 збільшується і спадання напруги на резисторі теж збільшується. Через це напруга на стабілітроні не зможе перевершити критичне напруження пробою. При цьому нестабільна напруга виявиться сумою двох: нестабільної на резисторі і стабільної на стабілітроні і навантаженні (рис. 4б).
EMBED PBrush
Рис. 4. Схема включення p-n- переходу для стабілізації напруги
Стабілітрони, призначені для стабілізації малої напруги, називаються стабісторами. Стабістори використовуються для стабілізації напруги менше 3В, і у них використовується пряма гілка ВАХ (рис. 5).
Рис. 5. ВАХ стабістора
Схема дослідження, необхідні прилади і деталі
Рис. 6. Схема дослідження кремнієвого стабілітрона
Схема дослідження кремнієвого стабілітрона приведена на рис. 6. Елементи схеми і вимірювальні прилади підбирають у залежності від типу досліджуваного діода. Основні параметри типових кремнієвих стабілітронів приведені в табл. 1. Обмежувальний резистор Ro звичайно має величину опору порядку декількох сотень Ом (уточнюється в процесі випробували схеми). Вольтметри V1, V2 та міліамперметр mА-магнітоелектричної системи. Межі вимірів цих приладів залежать від типу досліджуваного стабілітрона і уточнюються в процесі випробування схеми. При включенні вимірювальних приладів у схему необхідно дотримувати відповідну полярність у залежності від положення перемикача В. У якості потенціометра R можна використовувати реостат або змінний резистор з опором порядку одиниць кілоом.
Таблиця 1
Параметри деяких кремнієвих стабілітронів
3. Послідовність виконання роботи
1. Збирання і випробування схеми.
2. Зняття вольт-амперної характеристики EMBED Equation.3 .
3. Побудова вольт-амперної характеристики.
4. Визначення основних параметрів стабілітрона – напруги стабілізації EMBED Equation.3 , меж зміни струму в режимі стабілізації EMBED Equation.3 , динамічного опору EMBED Equation.3 .
Збирання і випробування схеми
Схему дослідження кремнієвого стабілітрона збирають відповідно до рис. 6. Після перевірки приступають до випробування схеми. Спочатку перевіряють можливість зняття прямої ділянки вольт-амперної характеристики. Для цього перемикач В встановлюють у положення 1 і, плавно збільшуючи вхідну напругу потенціометром, стежать за показами вольтметрів і міліамперметра. При незначному підвищенні прямої напруги прямий струм повинен зростати досить різко. Пряму напруга варто збільшувати до такої величини, при якій прямий струм стабілітрона складає кілька десятків міліамперів (у залежності від типу стабілітрона). У будь-якому випадку добуток EMBED Equation.3 не повинен перевищувати допустимої потужності розсіювання стабілітрона. Звичайно напруга EMBED Equation.3 , яка виміряна вольтметром V2, складає десяті частинки вольта. Тому, межа вимірів даного вольтметра може бути обрана порядку сотень мілівольт. Межу вимірів вольтметра V1 встановлюють у залежності від обраного значення напруги джерела живлення.
Потім приступають до випробування схеми для випадку, коли до стабілітрона прикладена зворотня напруга. Перемикач В встановлюють у положення 2. Полярність вимірювальних приладів змінюють на зворотню. Межа вимірів вольтметра встановлюють в залежності від паспортного значення напруги стабілізації досліджуваного типу стабілітрона. Межа вимірювання міліамперметра повинна бути розрахована на максимальний струм стабілізації EMBED Equation.3 . Плавно збільшуючи вхідну напругу, стежать за показаннями вимірювальних приладів. Переконуються у тім, що у визначених межах зміни струму через стабілітрон напруга на ньому змінюється незначно, що відповідає режиму стабілізації. Необхідно зауважити, що зворотний струм стабілітрона в процесі дослідження не повинний перевищувати паспортного значення EMBED Equation.3 . Недотримання цієї вимоги може привести до незворотного пробою р-n-переходу й пошкодженню стабілітрона.
Зняття вольт-амперної характеристики
Для зняття вольт-амперної характеристики стабілітрона спочатку змінюють пряму, а потім зворотню напругу, яка підводиться до діода, і стежать за змінами струму в ланцюзі. Для побудови характеристики досить зняти 5 – 6 показів приладів для прямої і 8 – 10 показів для зворотної гілки характеристики. Особливо ретельно варто знімати характеристику на ділянці стабілізації, тому що тут у широкому діапазоні зміни струму діода напруга EMBED Equation.3 змінюється незначно. Дані спостережень записують у табл. 2.
Таблиця 2
EMBED Equation.3
Стабілітрон типу...
Побудова вольт-амперної характеристики
Графік вольт-амперної характеристики кремнієвого стабілітрона будують за результатами табл. 2. Приблизний вигляд вольт-амперної характеристики показаний на рис. 8.
Рис. 8. Вольт-амперна характеристика кремнієвого стабілітрона
Визначення основних параметрів стабілітрона
Основні параметри стабілітрона можна визначити за допомогою його вольт-амперної характеристики. Значення EMBED Equation.3 , EMBED Equation.3 та EMBED Equation.3 визначаються безпосередньо на відповідних осях координат (рис. 8). Величина EMBED Equation.3 підраховується за формулою
EMBED Equation.3 ,
де EMBED Equation.3 – зміна напруги на стабілітроні в режимі стабілізації; EMBED Equation.3 – границі зміни струму стабілізації.
Знайдені параметри стабілітрона порівнюються з паспортними даними.
4. Вимоги до змісту і оформлення звіту
На титульній сторінців вказати назву університету, інституту, кафедри, на якій виконується робота, номер і назву роботи, прізвище та ініціали студента, а також викладача, який перевіряє роботу, рік виконання роботи.
Звіт повинний містити:
1) точне найменування і мету роботи;
2) паспортні дані досліджуваного типу стабілітрона;
3) схему дослідження з короткою характеристикою елементів, які входять у неї;
4) таблицю спостережень;
5) графік вольт-амперної характеристики;
6) обчислені значення основних параметрів стабілітрона;
7) короткі висновки про роботу.
5. Спеціальні вимоги з техніки безпеки
1. Не вмикати прилади і обладнання без дозволу викладача.
2. Усі вимірювання та експериментальні дослідження проводити тільки за умови надійного заземлення обладнання і приладів.
3. У разі виявлення несправності приладів чи обладнання негайно вимкнути їх від мережі живлення і повідомити викладача.
6. Контрольні запитання
1. У чому полягає принцип роботи кремнієвого стабілітрона? Який вид пробою р-n-переходу використовується в цьому приладі?
2. Накреслити і поясніть схему включення кремнієвого стабілітрона.
3. Намалювати вольт-амперну характеристику кремнієвого стабілітрона і розкажіть про фізичні процеси, що визначають форму характеристики на різних ділянках.
4. Вказати основні параметри кремнієвого стабілітрона і поясніть їхній фізичний зміст.
5. Як визначається динамічний опір стабілітрона в режимі стабілізації?
Cписок літератури
Скаржепа И. А., Луценко А. Н. Электроника и микросхемотехника: Учебник: В 2х ч./ Под общ. ред. А.А. Краснопрошиной. К.: Вища шк. 1989. - Ч.1.
Гусев В.Г., Гусев Ю.М. Электроника: Учеб. пособие для приборостроит. спец. вузов – 2-е изд., перераб. и доп. М. : Высш. шк., 1991.
Захаров В.К., Лыпарь Ю.М. Электронные устройства автоматики и телемеханики. Л.: Энергоатомиздат, 1984.
Веревкин Ю. Е. Основы электронной и полупроводниковой техники. Изд-во «Судостроение», М., 1969.
Гершунский Б. С. Основы электронной и полупроводниковой техники. Изд-во Киевского университета, 1967.
Дыкин А. В., Овечкин Ю. А. Электронные и полупроводниковые приборы. Изд-во «Энергия», М., 1971.
Гершунский Б. С. и др. Справочник по основам электронной техники. Изд-во Киевского университета, 1972.
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора