Диоды и их применение
Определение напряжения на переходе при прямом включении при заданной температуре и заданном токе. Влияние температуры на прямое напряжение при увеличении температуры на указанное число градусов. Сопротивление диода постоянному току при прямом включении.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 21.07.2014 |
| Размер файла | 2,9 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Уральский
РАДИОТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
Физические основы электроники
Контрольная работа
Тема: "Диоды и их применение"
Преподаватель: Секисов Ю.Н.
Студент: Габдрахимов М.Х.
Екатеринбург 2013
Оглавление
- I. Исходные данные
- II. Задача 1
- III. Задача 2
- IV. Задача 3
- VI. Задача 5
- VII. Задача 6
- VIII. Перечень используемой литературы
I. Исходные данные
Таблица 1
Таблица 2
Таблица 3
Таблица 4
II. Задача 1
Вычислить напряжение на переходе при прямом включении при заданной температуре и заданном токе. Выяснить влияние температуры на прямое напряжение, увеличив температуру на указанное число градусов. Необходимые данные взять из таблицы 1.
Решение
1. Из уравнения вольт-амперной характеристики диода:
найдём напряжение на p-n-переходе:
где, обратный ток насыщения
поправочный коэффициент
температурный потенциал
2. Определим обратный ток насыщения диода. С учётом того, что , тепловой ток (обратный ток насыщения) при некоторой исходной температуре будет равен:
где,
заряд электрона
площадь p-n-перехода
коэффициент диффузии дырок
средняя длинна диффузии дырок в n-области
концентрация неосновных носителей заряда
где,
концентрация электронов в собственном полупроводнике в условиях термодинамического равновесия
концентрация доноров
отсюда,
3. Вычислим напряжение на переходе при прямом включении при заданном токе и температуре :
4. Выясним влияние температуры на прямое напряжение, увеличив температуру на 60°, для чего сначала определим обратный ток насыщения для новой температуры:
Из выражения
где
эффективная плотность состояний у дна зоны проводимости
ширина запрещённой зоны, получим
Теперь найдем концентрацию электронов в собственном полупроводнике при новой температуре:
отсюда концентрация неосновных носителе заряда равна
тогда тепловой ток при температуре 340°K будет равен
Вычислим напряжение на p-n-переходе при :
Вывод: С повышением температуры полупроводника, уменьшается падение напряжение на p-n-переходе, при заданном прямом токе.
ВАХ диода при прямом смещении сложным образом зависит от температуры, при малых токах характеристика смещается с ростом температуры влево, а при больших токах (где падение напряжения на полупроводниковых областях вне перехода увеличивается) - вправо (рис.1).
Рис.1
III. Задача 2
Определить сопротивление диода и дифференциальное сопротивление диода постоянному току при прямом включении. Ток и температура заданы в таблице 1. Сопротивление обратному току вычислить для напряжения из таблицы 1 и тока полученного в задаче 1.
Решение
1. Вычислим сопротивление диода прямому току:
2. Вычислим дифференциальное сопротивление диода прямому току:
3. Вычислим сопротивление диода обратному току:
IV. Задача 3
Определить ток идеализированного диода в цепи, представленной на рисунке 2. Вычислить напряжение, соответствующее этому току, Определить дифференциальное сопротивление диода при полученном напряжении и токе.
Диод включен в прямом направлении. Величину сопротивления , напряжение и температуру взять из таблицы 1.
Рис. 2
Решение
1. Рассчитаем токи через диод при различных напряжениях, обратный ток насыщения возьмем из задачи 1:
Токи через диод при напряжениях от 200 до 350 милливольт
|
200 |
220 |
240 |
250 |
260 |
270 |
280 |
290 |
300 |
||
|
0,42 |
0,65 |
1,00 |
1,24 |
1,54 |
1,90 |
2,36 |
2,92 |
3,61 |
|
310 |
320 |
330 |
340 |
350 |
||
|
4,47 |
5,54 |
6,85 |
8,48 |
10,0 |
2. По полученным значениям построим ВАХ диода:
Рис. 3
3. Восстановим из точки пересечения ВАХ диода и нагрузочной прямой нормали к осям координат, и найдем падение напряжения на диоде и ток проходящий через диод (Рис.3).
4. Зададим приращение напряжения и по графику определим соответствующее приращение тока (Рис.3), откуда найдем дифференциальное сопротивление диода:
V. Задача 4
Определить параметры стабилизатора напряжения на основе диода-стабилитрона. Справочные данные стабилитронов приведены в таблице 2. Расчётная схема стабилизатора приведена на рисунке 4.
Определить:
- Допустимые пределы изменения ограничительного сопротивления при изменении питающего напряжения для указанных параметров схемы.
- Коэффициент стабилизации для среднего значения рассчитываемого параметра задачи .
- Проверить, не превышает ли мощность рассеяния на диоде допустимую при максимальном токе стабилизации .
Рис. 4
Решение
1. Определим сопротивление ограничительного резистора:
где,
отсюда
Округлим до стандартного -
2. Определим допустимые пределы изменения питающего напряжения:
Таким образом, стабилизация выходного напряжения происходит не на всём диапазоне напряжений источника питания , а только в диапазоне .
3. Определим коэффициент стабилизации для среднего значения питающего напряжения:
4. Определим изменение выходного напряжения стабилизатора при изменении температуры на 60°С:
5. Проверим, не превышает ли выделяемая на стабилитроне мощность при максимальном токе стабилизации допустимую мощность рассеяния:
Так как, выделяемая мощность при максимальном токе выше допустимой мощность рассеяния, стабилитрон необходимо установить на соответствующий радиатор.
VI. Задача 5
Определить форму напряжения на выходе схемы для прямого и обратного включения диода. Вычислить значение максимального напряжения на резисторе и диоде и максимальный ток через цепь. Вычертить в масштабе напряжение на выходе и входе схемы с учётом уровня фиксации и ограничения диодов.
Расчётная схема представлена на рисунке 5, во второй части расчётов необходимо изменить полярность включения диода в схеме.
диод ток постоянный сопротивление
На входе схемы действует напряжение синусоидальной формы . В задании указано действующее значение напряжения. Параметры диодов своего варианта взять из задач 1-3.
Для контроля правильности решения задачи проверить: для любого момента времени, где падение напряжения на резисторе.
Рис. 5
Решение
1. Определим амплитуду входного напряжения:
2. Напряжение на диоде и ток через него, при положительной полуволне на аноде и амплитудном значении входного напряжения, найдем графическим методом:
Рис. 6
Напряжение на диоде
Ток через диод
3. Определим максимальное значение напряжения на резисторе:
4. Ток в схеме при отрицательной полуволне на аноде диода равен обратному току насыщения диода:
, отсюда
5. Для контроля правильности решения проверим равенство для любого момента времени:
6. При изменении полярности включения диода в схеме срезаться будет положительная полуволна входного напряжения, амплитудные значения напряжений и тока останутся те же.
7. Построим графики изменения напряжения на входе и выходе схемы:
Рис. 7
VII. Задача 6
Определить изменение барьерной ёмкости при изменении обратного напряжения .
Вычислить и построить характеристику зависимости не менее чем в 10 точках при изменении в указанном диапазоне. Данные для расчёта взять из таблицы 4 для соответствующих вариантов.
Температуру для всех вариантов принять одинаковой . Постоянный коэффициент имеет размерность [пФ В1/2], поэтому при введении в расчётную формулу напряжения в вольтах получается в пФ.
Решение
1. Определим постоянный коэффициент :
Из уравнения
, найдём , где
, отсюда
2. Определим барьерную ёмкость при обратных напряжения
от 10 до 100 В с шагом в 10 В:
Барьерная ёмкость диода
|
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
||
|
9 |
6,4 |
5,2 |
4,5 |
4 |
||
|
60 |
70 |
80 |
90 |
100 |
||
|
3,7 |
3,4 |
3,2 |
3 |
2,8 |
3. Построим график зависимости барьерной ёмкости диода от величины приложенного обратного напряжения:
Рис. 8
VIII. Перечень используемой литературы
1. Паутов В. И. Диоды и их применение: Методические указания по выполнению контрольной работы по теме "Диоды и их применение" / В.И. Паутов. -
2. Екатеринбург: УрТИСИ ФГОБУ ВПО "СибГУТИ", 2012 - 32 с. Радиоматериалы, радиокомпоненты и электроника: Учебное пособие / К.С. Петров. - Спб.: Питер, 2003. - 512 с.: ил. ISBN 5-94723-378-9
3. Прянишников В. А. Электроника: Полный курс лекций. - 4-е изд. - Спб.: КОРОНА принт, 2004. 416 с., ил. ISBN 5-7931-0018-0
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Расчет напряжения на переходе при прямом включении при заданном прямом токе. Влияние температуры на прямое напряжение. Сопротивление диода постоянному току. Вольт-амперная характеристика диода. Параметры стабилизатора напряжения на основе стабилитрона.
контрольная работа [219,8 K], добавлен 14.01.2014Напряжение тока и сопротивление диода. Исследование вольтамперной характеристики для полупроводникового диода. Анализ сопротивления диода. Измерение напряжения и вычисление тока через диод. Нагрузочная характеристика параметрического стабилизатора.
практическая работа [2,0 M], добавлен 31.10.2011Расчет входных сопротивлений четырехполюсника в режимах холостого хода и короткого замыкания при прямом и обратном включении. Нахождение основной матрицы и системной функции. Расчет характеристических, повторных и рабочих параметров четырехполюсника.
курсовая работа [737,4 K], добавлен 09.02.2013Определение цветовой температуры кинопроекционной лампы, напряжение на которой меняется с помощью переменного резистора. Снятие показаний фотоэлемента для синего и красного фильтров. Построение зависимости цветовой температуры лампы от напряжения.
лабораторная работа [241,0 K], добавлен 10.10.2013Определение линейного теплового потока методом последовательных приближений. Определение температуры стенки со стороны воды и температуры между слоями. График изменения температуры при теплопередаче. Число Рейнольдса и Нусельта для газов и воды.
контрольная работа [397,9 K], добавлен 18.03.2013Расчет газодинамических параметров. Визуализация распределения скорости в прямом тракте газовода. Основные показатели статического давления при заданной высоте канала. Асимметрия распределения давления. Число Нуссельта, Рейнольдса, Прандтля, Стантона.
курсовая работа [15,1 M], добавлен 10.01.2015Характеристика параметров электроизмерительных приборов. Расчетный тепловой импульс цепи обмотки. Определение сопротивления токовых обмоток прибора. Выбор измерительных трансформаторов. Измерения активной мощности в трехфазной цепи при включении нагрузки.
контрольная работа [449,0 K], добавлен 18.06.2014Конструкции и механический расчет проводов и грозозащитных тросов. Расчетные климатические условия, ветровые и гололедные нагрузки, влияние температуры. Определение значения напряжений и стрел провеса провода. Расчет критической температуры для пролета.
курсовая работа [2,7 M], добавлен 24.12.2014Расчет линейной электрической цепи при несинусоидальном входном напряжении. Действующее значение напряжения. Сопротивление цепи постоянному току. Активная мощность цепи. Расчет симметричной трехфазной электрической цепи. Ток в нейтральном проводе.
контрольная работа [1016,8 K], добавлен 12.10.2013Понятие сверхпроводников и их отличия. Основные моменты их окрытия и исследования. Особенности поведения сопротивления в зависимости от температуры. Определение критической температуры и магнитного поля. Классификация и примеры сверхпроводников.
презентация [0 b], добавлен 12.03.2013
