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:
Комп’ютеризовані системи
Кафедра:
Не вказано
Інформація про роботу
Рік:
2008
Тип роботи:
Інструкція до лабораторної роботи
Предмет:
Електроніка та мікросхемотехніка
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ «ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА»
ДОСЛІДЖЕННЯ КРЕМНІЄВОГО
СТАБІЛІТРОНА
Інструкція до лабораторної роботи № 6
з дисципліни: “Електроніка та мікросхемотехніка”
для студентів базового напряму 6.0914
«Комп’ютеризовані системи, автоматика і управління»
Затверджено
на засіданні кафедри
(Комп’ютеризовані системи автоматики(
Протокол №8 від 24 грудня 2008 р.
Львів – 2008 Дослідження кремнієвого стабілітрона: Інструкція до лабораторної роботи №6 з дисципліни: “Електроніка та мікросхемотехніка” / Укл.: Вітер О.С., Гаранюк І.П. ( Львів: Видавництво Національного університету “Львівська політехніка”, 2008. ( 8 с.
Укладачі Вітер О.С., канд. техн. наук, доц.
Гаранюк І.П., канд. техн. наук, доц.
Відповідальний за випуск Наконечний А.Й., д-р техн. наук, проф.
Рецензент Проць Р.В., канд. техн. наук, доц.
Мета роботи – дослідити вольт-амперну характеристику та визначити параметри кремнієвого стабілітрона.
Теоретичні відомості
Cтабілітрони (опорні діоди) – це кремнієві площинні напівпровідникові діоди, які виготовлені за спеціальною технологією. При зміщенні їх у прямому напрямку вони мають вольт-амперну характеристику звичайних площинних кремнієвих діодів. При зміщенні стабілітрона в зворотному напрямку при певному значенні напруги виникає електричний пробій n-p переходу. Робочою ділянкою кремнієвих стабілітронів є ділянка електричного пробою. Якщо в режимі пробою струм стабілітрона обмежити за допомогою резистора так, щоб потужність, яка виділяється на стабілітроні, не перевищувала допустиму, то в такому режимі він може знаходитися практично безмежно довго. При цьому в широкому діапазоні зміни струму через діод напруга на ньому змінюється незначно. Значення напруги пробою залежить від концентрації домішок у напівпровіднику. Кремнієві стабілітрони поділяють на низьковольтні та високовольтні.
Низьковольтні стабілітрони, в яких напруга стабілізації складає Uст=(3(4) В, виготовляють на основі кремнію із низьким питомим опором, що досягається високою концентрацією домішок. В цих стабілітронах n-p перехід має малу товщину і в ньому діє електричне поле з високою напруженістю, а електричний пробій виникає головним чином за рахунок тунельного ефекту. Низьковольтні стабілітрони характеризуються від’ємним знаком температурного коефіцієнта напруги (ТКН).
У стабілітронах, які виконані на основі кремнію з високим питомим опором або з низькою концентрацією домішок, товщина n-p переходу буде більшою, а електричний пробій виникає при більш високих напругах (Uст > 7В) і носить лавинний характер. Такі стабілітрони мають переважно додатний знак ТКН.
В стабілітронах з робочими напругами (4(7) В пробій визначається як тунельним так і лавинним механізмами електричного пробою. Значення ТКН в стабілітронах з Uст=(5 ( 6) В при певних значеннях струмів мінімальне і близьке до нуля.
Основні параметри кремнієвих стабілітронів:
Номінальна напруга стабілізації при певному значенні струму стабілізації , знаходиться в межах
Струм стабілізації:
номінальний ( , переважно складає (0,01(1) А;
мінімальний ( , знаходиться в межах (0,25(50) мА;
максимальний ( , переважно складає (0,02(1,5) А.
Динамічний (диференціальний) опір, який характеризує ступінь стабільності напруги стабілізації при зміні струму стабілізації. У залежності від потужності стабілітрона складає rд ( (0,6 ( 3000) Ом
Температурний коефіцієнт напруги (ТКН) ( це відносна зміна напруги стабілізації до абсолютного приросту температури, знаходиться в межах
Максимально допустима потужність, яка розсіюється на стабілітроні, переважно складає (0,3 ( 5) Вт.
Часова нестабільність напруги стабілізації, в залежності від типу стабілітрона і часового інтервалу, знаходиться в межах ( (5 ( 0,001) % .
Розкид напруги стабілізації, знаходиться в межах ( (5 ( 20) %.
Кремнієві стабілітрони переважно застосовуються для стабілізації постійної напруги в якості еталонного (опорного) джерела напруги, а також для формування імпульсних сигналів різної форми і обмеження значення їх амплітуди.
Контрольні запитання
У чому полягає принцип дії кремнієвого стабілітрона? Які види пробою n- p переходу використовуються у даному приладі?
Чому в якості матеріалу для виготовлення напівпровідникових стабілітронів використовують кремній?
Розкажіть про конструктивне оформлення, умовне графічне позначення та маркування кремнієвого стабілітрона.
Накресліть і поясніть схему під’єднання кремнієвого стабілітрона.
Зобразіть вольт-амперну характеристику кремнієвого стабілітрона та охарактеризуйте фізичні процеси, що визначають її форму на різних ділянках.
Назвіть основні параметри кремнієвого стабілітрона та поясніть їх фізичний зміст.
Як визначити динамічний опір стабілітрона в режимі стабілізації?
Що таке ТКН кремнієвого стабілітрона?
Розкажіть про застосування кремнієвих стабілітронів в електронній апаратурі.
СХЕМА ДЛЯ ДОСЛІДЖЕННЯ, НЕОБХІДНІ ПРИЛАДИ ТА ДЕТАЛІ
Схема для дослідження кремнієвого стабілітрона зображена на рис.1. Елементи схеми і вимірювальні прилади підбирають залежно від типу досліджуваного приладу.
Рис.1. Схема для дослідження кремнієвого стабілітрона
Основні параметри типових кремнієвих стабілітронів наведені в табл.1. Як джерело напруги E використовується блок живлення, який вмонтований у макет. Обмежуючий резистор R0 звичайно має опір порядку декількох сотень Ом (уточнюється в процесі випробування схеми).
Вольтметри V1, V2 та міліамперметр mA – магнітоелектричної системи. Межі вимірювання цих приладів залежать від типу досліджуваного стабілітрона і уточнюються в процесі випробування схеми. При вмиканні вимірювальних приладів у схему необхідно дотримуватися відповідної полярності в залежності від положення перемикача S. В якості потенціометра R можна використовувати реостат або змінний резистор з опором порядку одиниць кілоом.
ВИКОНАННЯ РОБОТИ
План роботи:
Складання та випробування схеми.
Знаття вольт-амперної характеристики I=f(U).
Побудова вольт-амперної характеристики кремнієвого стабілітрона.
Визначення основних параметрів стабілітрона: номінальної напруги стабілізації Uст. ном ; мінімального струму стабілізації Iст. мін ; динамічного опору rд .
Таблиця 1
Параметри деяких кремнієвих стабілітронів
Тип
стабілітрона
Номінальна
напруга стабілізації
Ucт. ном ,
В
Струм стабілізації,
мA
Динамічний опір на робочій ділянці
rд , Ом
Максимальна
допустима
потужність
Pмакс,
Вт
Iст. мін
Iст. макс
КС133А(КС168А
Д808(Д811, Д813
Д814А(Д814Д
Д818А(Д818Е
КС211А(КС211Д
КС515А ( КС536
КС620А(КС680А
3,3(6,8
7(14
7(14
9,0
9,3(12,6
13,5(42,0
120(180
3,0
3,0
3,0
3,0
5,0
1,0
2,5(5
81(45
33(20
40(24
33
33
53(23
28(42
28(65
6(18
6(18
18
15
25(50
150(330
0,3
0,28
0,34
0,3
0,28
1,0
5,0
Складання і випробування схеми
Схему для дослідження кремнієвого стабілітрона складають у відповідності з рис.1. Після перевірки починають випробовувати схему. Спочатку перевіряють можливість зняття прямої гілки вольт-амперної характеристики. Для цього перемикач S встановлюють у положення 1 і, плавно збільшуючи вхідну напругу потенціометром R, слідкують за показами вольтметрів та міліамперметра. При незначному збільшенні прямої напруги прямий струм повинен достатньо різко збільшуватися. Пряму напругу потрібно збільшувати до такого значення, при якому прямий струм стабілітрона складає декілька міліампер (залежно від типу стабілітрона). У будь-якому випадку добуток не повинен перевищувати значення допустимої потужності, яка розсіюється на стабілітроні. Звичайно напруга Uпр , яку вимірює вольтметр V2, складає десяті долі вольта. Тому межа вимірювання даного вольтметра може бути вибрана порядку сотень мілівольт. Межу вимірювань вольтметра V1 встановлюють залежно від вибраного значення напруги джерела живлення.
Після цього починають випробування схеми для випадку, коли до стабілітрона прикладена зворотна напруга. Перемикач S встановлюють у положення 2. Полярність вимірювальних приладів змінюється на протилежну. Межу вимірювання вольтметра V2 встановлюють залежно від паспортного значення напруги стабілізації досліджуваного типу стабілітрона. Межа вимірювання міліамперметра повинна бути розрахована на максимальний струм стабілізації Iст. макс. Плавно збільшуючи вхідну напругу, спостерігають за показами вимірювальних приладів. Переконуються в тому, що у визначених межах зміни струму через стабілітрон зміна напруги є незначною, що відповідає режиму стабілізації. Необхідно мати на увазі, що зворотний струм стабілітрона в процесі дослідження не повинен перевищувати паспортного значення Iст макс. Недотримання цієї вимоги може спричинити незворотний пробій n-p переходу та пошкодження стабілітрона.
Зняття вольт-амперної характеристики
Для зняття вольт-амперної характеристики стабілітрона спочатку вимірюють пряму, а потім зворотну напругу, що підводиться до стабілітрона, і спостерігають за змінами струму у відповідному колі. Для побудови характеристики достатньо зняти 5(6 показів приладів для прямої та 8(10 показів для зворотної ділянки характеристики. Особливо уважно потрібно знімати характеристику на ділянці стабілізації, оскільки тут у широкому діапазоні зміни зворотного струму стабілітрона, зміна напруги Uст є незначною. Дані спостережень заносять у табл.2.
Побудова вольт-амперної характеристики
Стабілітрон типу _____
Пряме ввімкнення
Зворотне ввімкнення
, В
, мА
Використовуючи дані, які містяться в табл.2, будують вольт-амперну характеристику кремнієвого стабілітрона. Приблизний вигляд вольт-амперної характеристики наведений на рис.2.
Визначення основних параметрів стабілітрона
Основні параметри стабілітрона можна визначити з його вольт-амперної характеристики. Значення Uст. ном , Iст min , Iст max визначаються безпосередньо із зворотної гілки вольт-амперної характеристики (рис.2). Для розрахунку значення rд використовуємо наступний вираз:
,
де – зміна напруги на стабілітроні в режимі стабілізації; – відповідна границя зміни струму стабілізації.
Визначені параметри стабілітрона порівнюють із паспортними даними.
ВКАЗІВКИ ДО ОФОРМЛЕННЯ ЗВІТУ
Звіт повинен містити:
Точну назву та мету роботи.
Основні параметри досліджуваного типу стабілітрона.
Схеми дослідження із короткою характеристикою її елементів.
Таблиці спостережень.
Графіки вольт-амперних характеристик.
Обчислення значень основних параметрів стабілітрона.
Короткі висновки по роботі.
Література
Жеребцов И.П. Основы электроники. – Л.: Энергоатомиздат, 1989.
Степаненко И.П. Основы теории транзисторов и транзисторных схем. – М.: Энергия, 1973.
Виноградов Ю.В. Основы электронной и полупроводниковой техники. - М.: Энергия, 1972.
Прянишников В.А. Электроника: Курс лекций. – С-П.: КОРОНА принт, 1998.
Додик С.Д. Полупроводниковые стабилизаторы постоянного напряжения и тока. – М.: Советское радио, 1980.
28.01.2013 17:01-
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора