Задачи для самостоятельного решения

Задача 1.1. Определить дифференциальное сопротивление диода при прямом и обратном смещении, если при изменении прямого напряжения U_прс 0,75 до 0,85 В прямой токI_призменился с 25 до 85 мА, а при изменении обратного напряженияU_обрс 5 до 10 В обратный токI_обризменился с 20 до 40 мкА.

Задача 1.2. Определить изменение прямого тока через кремниевый диод при изменении прямого напряжения U_прс 1,0 до 1,1 В, если дифференциальное сопротивление диода на этом участкеr_пр= 8 Ом.

Задача 1.3. По вольтамперной характеристике диода Д9Г (рис. 1.3) найти сопротивление постоянному току в прямом и обратном направлении при прямом напряжении U_пр=0,4 В и обратном напряженииU_обр= 20 В.

Рис. 1.3. Вольтамперная характеристика диода Д9Г

Задача 1.4. По вольтамперной характеристике диода Д9Г определить дифференциальное сопротивление при прямом напряжении Uпр = 0,56 В и обратном напряженииUобр = 15 В.

Лабораторная работа n2

Исследование полупроводникового стабилитрона и схемы параметрического стабилизатора напряжения

Цель работы: определение основных параметров полупроводникового стабилитрона и исследование схемы параметрического стабилизатора напряжения.

Теоретические сведения

Полупроводниковым стабилитроном называют кремниевый диод, способный длительно работать в области лавинного пробоя p-n перехода при приложении обратного напряжения.

Прямая ветвь ВАХ стабилитрона ничем не отличается от ВАХ обычного кремниевого диода, а обратная ветвь из-за специальной конструкции и малой концентрации примесей в p-nпереходе обладает «жесткой» формой в зоне электрического (лавинного) пробоя.

Вид ВАХ стабилитрона представлен на рис. 2.1.

Рис. 2.1. Вольтамперная характеристика стабилитрона

В зоне лавинного пробоя на рабочем участке характеристики напряжение на стабилитроне меняется весьма мало. Границы рабочего участка определяются с одной стороны минимальным током стабилизации I_ст.мин,при котором возникает устойчивый лавинный пробой, а с другой стороны максимальным током стабилизацииI_ст.мах,при котором p-nпереход нагревается до предельно допустимой температуры.

Основными параметрами стабилитронов являются:

- номинальное напряжение стабилизации U_ст.ном;

- номинальный ток стабилизации I_ст.ном;

- допустимая мощность рассеяния Р_ст;

- динамическое сопротивление r_ст;

- температурный коэффициент стабилизации напряжения (ТКСН).

Наиболее часто стабилитроны применяются в схемах стабилизации напряжения. Простейшая схема параметрического стабилизатора постоянного напряжения представляет собой делитель напряжения изрезистора Rогр(его называют также балластным) и стабилитронаVD,параллельно которому подключена нагрузкаRн.

Рис. 2.2. Параметрический стабилизатор напряжения

Величину Rогррассчитывают по формуле: .

Коэффициент стабилизации параметрического стабилизатора определяется по формуле:.

Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с принципиальной схемой для исследования стабилитрона и параметрического стабилизатора напряжения, представленной на рис. 2.3 и собранной в сменном блоке СБ-2.

Рис. 2.3. Принципиальная электрическая схема сменного блока СБ-2

2. Включить стенд СТЭЛ-2.

3. Установить переключатель П5 в нижнее положение.

4. Регулируя величину напряжения -Е1, добиться нулевого показания миллиамперметра А1, измеряющего ток нагрузки параметрического стабилизатораIн.

5. Снять обратную ветвь ВАХ стабилитрона. Для этого регулировать ток через стабилитронIстс помощью переменного резистораRрна сменном блоке, измеряя ток с помощью миллиамперметра А2. Напряжение на стабилитроне Uстизмеряется с помощью цифрового вольтметра, который следует подключить параллельно вольтметруV3 (контрольные точки К4, К5).Результаты измерений занести в таблицу 2.1.

Таблица 2.1

Обратная ветвь вольтамперной характеристики стабилитрона

Iст(А2)
Uст(V3)

6. Определить динамическое сопротивление стабилитрона r_ст в четырех рабочих точках по постоянному току:Iст = 0,5 мА; 1 мА; 3мА; 10мА.Динамическое сопротивление определяется по формуле: .

Для определенияUсти Iстнеобходимо подать на исследуемую схему синусоидальный сигнал от встроенного в СТЭЛ-2 генератора звуковой частоты (ГЗЧ) с частотой около 1 кГц, переведя переключатель П5 в верхнее положение.Uстизмеряют осциллографом между контрольными гнездами К4 и К5, а переменную составляющую тока Iстрассчитывают по закону Ома, измеряя осциллографом падение напряжения на резисторе 510 Ом между контрольными гнездами К2 и К3. Результаты измерений занести в таблицу 2.2.

Таблица 2.2

Динамическое сопротивление стабилитрона r_ст

Iст(А2)	0,5 мА	1 мА	3 мА	10 мА
Uст
UR
Icт
rст

7. Определить минимальный ток стабилитрона. Для этого установить с помощью Rр ток в цепи миллиамперметра А2, равный 5...8 мА. Изменяя ток нагрузкиIнрегулировкой напряжения -Е1 определяют по миллиамперметру А1 такую его величину, при которой стабилитрон начинает выходить из режима стабилизации (показания вольтметра V3 начинают уменьшаться). Минимальный ток стабилитрона будет равен разности показаний миллиамперметра А2 и миллиамперметра А1.

8. Построить график обратной ветви ВАХ стабилитрона.

9. Построить график изменения динамического сопротивления стабилитрона в зависимости от тока.

Содержание отчета:

- принципиальная схема для исследования стабилитрона и параметрического стабилизатора напряжения;

- таблицы результатов измерений;

- график ВАХ стабилитрона и график изменения динамического сопротивления стабилитрона в зависимости от тока.

Контрольные вопросы

1. Почему для изготовления стабилитронов используется кремний?

2. Назовите основные параметры полупроводникового стабилитрона.

3. Нарисуйте схему параметрического стабилизатора напряжения и объясните назначение деталей.

4. Как определить величину ограничительного резистора?

5. Приведите формулу для расчета коэффициента стабилизации параметрического стабилизатора. При каком токе через стабилитрон коэффициент стабилизации будет выше?