Прямая ветвь диода
Для изучения способа автоматизированного изменения входного напряжения E1=var собираем следующую схему измерения «экспериментальной» ВАХ2:
Поясним новые дополнительные элементы.
Функциональный генератор Function Generator находится в меню Instruments – инструменты. Настройки параметров линейного изменения входного напряжения для снятия ВАХ производятся двойным нажатием мышки на обозначении функционального генератора и проиллюстрированы на схеме измерения (Function Generator).
Источник напряжения, управляемый током I–>U (значение напряжения в вольтах численно пропорционально току в амперах), находится в меню Sources. Им измеряется ток через диод. Для записи результатов используется 8-входовое устройство записи напряжений U3. Предварительно это устройство настраиваем по нажатию правой кнопки мыши в Component Properties–Value–Browse: назначаем имя файла для сохранения (с расширением.TXT). В схеме измерения был выбран для примера файл e:\Program Files\Workbench\LR2.txt. После запуска и остановки тумблером ПУСК результаты сохраняются в табличном виде в файле с указанным именем в колонках время, U1 (I–U) – ток через диод, U2 – напряжение на диоде. Нумерация напряжений идет сверху вниз на устройстве для записи напряжений U3. Из указанного файла выбираем возрастающие в первом цикле значения. Эти значения либо набираем в таблице Excel, либо, что быстрее, используем конвертер форматов в Excel для преобразования формата TXT в формат Excel. По табличным значениям строим график ВАХ2 с маркерами в Excel.
2.2. Расчетная ВАХ диода описывается следующим выражением:
,
(2.1)
где I, U – ток и напряжение на диоде;
I0 – обратный (тепловой) ток через диод;
– тепловой потенциал.
Из линеаризованного выражения (2.1) получаем уравнение для расчета I0 и :
;
(2.2)
;
(2.3)
;
,
(2.4)
где 
,
,
,
– первая и вторая произвольные точки
на ВАХ соответственно;
n – количество точек для усреднения.
Результаты заносим в таблицу.
№ п/п |
|
|
|
|
|
|
|
|
мА |
В |
мА |
В |
В |
мА |
|||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
… |
... |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
Подставляя
вычисленные средние значения теплового
потенциала
и
тока
в
выражение (2.1) для ВАХ, изменяем произвольно
значение напряжения U на диоде,
полученные значения I и соответствующее
U диода заносим в таблицу
№ п/п |
U, мВ |
I, мА |
1 |
–800 |
… |
2 |
–700 |
… |
3 |
–600 |
… |
… |
… |
… |
17 |
+800 |
… |
По указанной таблице строим график расчетной ВАХ. Наносим его на график экспериментальной ВАХ, выделив для отличия формой или цветом линии.
2.3. Отвечаем письменно на контрольные вопросы и задания. На вопросы для самопроверки можно письменно не отвечать.
2.4. Погрешность оцениваем аналогично тому, как делалось в лабораторной работе № 1.