Исследование характеристик диодов и тиристоров
Назначение и классификация полупроводниковых приборов, особенности их применения в преобразователях энергии и передаче информации. Система обозначений диодов и тиристоров, их исследование на стенде. Способы охлаждения расчет нагрузочной способности.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | дипломная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 28.09.2014 |
| Размер файла | 3,9 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.
При включении тиристора мгновенная мощность потерь может достигать очень больших значений. Например, если Е= 1000 В, а IУСТ = 1000 А, то Рmах = 0,5Е·0,5IУСТ = 250000 Вт = 250 кВт. Чтобы облегчить условия работы тиристора при включении, целесообразно включить последовательно с тиристором индуктивность L (рисунок 2.8). Это снизит скорость нарастания анодного тока и уменьшит потери при включении. С учетом допустимых потерь при включении тиристора вводится параметр допустимая скорость нарастания анодного то =(10… 100)
Рисунок 2.8. Переходный процесс включения: схема включения (а) и переходные процессы включения тиристора (б)
2. Переходный процесс выключения. На рисунке 2.9 показана схема подачи на включенный тиристор обратного напряжения, и приведены временные диаграммы переходных процессов, возникающих при выключении тиристора.
Переходный процесс выключения тиристора состоит из двух этапов:
1) восстановление запирающей способности в обратном направлении;
2) восстановление управляемости в прямом направлении.
На интервале 0 - t1 тиристор находится во включенном состоянии
(анодный ток равен Iуст, прямое напряжение равно UT). При приложение к тиристору скачком обратного напряжения анодный ток начинает уменьшаться (темп спада ограничивается индуктивностью LОГP) - интервал t1 - t2. После спада анодного тока и анодного напряжения до нуля, как и у диодов, начинается процесс обратного восстановления в течение времени trr. За это время р-n - переход, образованный между управляющим электродом и катодом (рисунок 2.5 а), освобождается от заряда избыточных носителей Qrr (дырок), накопленных в базовом p-слое тиристора. Время обратного восстановления trr складывается из двух интервалов:
trr = ts + tf, (2.5)
где ts - время запаздывания обратного напряжения; tf - время спада обратного тока.
Рисунок 2.9. Схема подачи на включенный тиристор обратного напряжения (а) и диаграммы переходных процессов при выключении тиристора
Заряд, вытекающий из вентиля за время обратного восстановления:
Qrr = Qs + Q f. (2.6)
Здесь Qs, Qf - заряды, вытекающие из вентиля соответственно за время запаздывания обратного напряжения и за время спада обратного тока.
Таким образом, время обратного восстановления trr - это время от перехода прямого тока через нуль до перехода через нуль касательной к уменьшающемуся обратному току (составляет доли или единицы микросекунд).
Однако после этого нельзя подавать прямое напряжение на тиристор, так как заряд избыточных дырок в n-базе достаточно велик и мгновенно приведет к действию регенеративный механизм включения тиристора. Поэтому требуется время на рекомбинацию накопленного заряда дырок в базовом n-слое тиристора. За это время тиристор восстанавливает свою управляющую способность в прямом направлении.
Время выключения (время восстановления запирающей способности тиристора в прямом направлении) tq - это наименьший интервал времени от момента спада тока до нуля, до момента перехода анодного напряжения через нуль без включения тиристора. Оно составляет 10…500 мкс и ограничивает частотные возможности тиристоров. Если время, предоставленное для выключения тиристора, меньше tq (рисунок 2.9 б пунктирные кривые u', i'a, u'a), то происходит прорыв анодного тока, т.е. включение тиристора без подачи управляющего сигнала (это аварийный режим).
Переходный процесс при резком нарастании прямого напряжения на тиристоре. При нарастании прямого напряжения на тиристоре (рисунок 2.9 а) центральный р-n-переход П2 смещается в обратном направлении и через его емкость C на управляющий электрод протекает ток, определяемый скоростью нарастания прямого напряжения:
, ic = C · ()
Если при каком-то этот ток достигает достаточной величины, то тиристор включается без подачи управляющего импульса. Следовательно, существует ДОП, при котором тиристор не включится. В современных тиристорах ДОП = (20…1000) .
Параметры тиристоров
Ряд параметров мощных тиристоров аналогичен параметрам выпрямительных диодов, но имеется много дополнительных параметров. Разобьем параметры тиристоров на группы.
Параметры силовой цепи по току
1) IТАVт - максимально допустимый средний прямой ток (предельный ток), определяемый в однофазной однополупериодной схеме выпрямления при синусоидальном токе с частотой 50 Гц, угле проводимости 180°, допустимой температуре кристалла или корпуса и заданных условиях охлаждения. Таким образом, он определяется так же, как и у диода. Предельный ток достигает 10 кА.
Допустимый ток тиристора, при условиях не соответствующих указанным выше, зависит от ряда факторов: частоты, угла проводимости, температуры охлаждающей среды и скорости охлаждающего воздуха (рисунок 2.10).
Зависимость допустимого тока ITAVm от частоты в относительных единицах Ki = Ш(f) представлена на рисунок 2.10 а, где Ki = ITAV / ITAVm. С ростом частоты ток ITAV уменьшается, так как растут коммутационные потери.
Рисунок 2.10. Зависимость допустимого тока в относительных единицах от различных факторов: частоты (а); угла проводимости (б); температуры окружающей среды (в) и скорости охлаждающего воздуха (г)
С уменьшением частоты ниже 50 Гц ток ITAV падает из-за больших колебаний температуры кристалла иpn, превышающих допустимую температуру иДОП, так как при той же максимальной температуре должна быть уменьшена средняя (сравните рисунок 2.11 а и б).
Рисунок 2.11. Диаграммы тока и температуры кристалла при f = 50 Гц (а) и при f = 1 Гц (б)
Зависимость допустимого тока ITAV от угла проводимости в относительных единицах Ki=fv(л) представлена на рисунок 2.10 б. С уменьшением угла проводимости растет коэффициент формы тока, поэтому при сохранении действующего значения тока снижается его среднее значение.
Зависимость допустимого тока ITAV от температуры окружающей среды в относительных единицах Ki = f (T°) представлена на рисунок 2.10 в.
Зависимость допустимого тока ImV от скорости охлаждающего воздуха в относительных единицах Ki =f(V) представлена на рисунок 2.10 г. При отсутствии принудительного охлаждения воздух продолжает двигаться из-за конвекции. Эта точка на графике помечена: е.о. (естественное охлаждение).
2) ITSM - ударный ток - максимально допустимая амплитуда импульса
аварийного тока синусоидальной формы длительностью 10 мс. Этот ток в 15…30 раз превышает предельный ток ITAVm. Но так как предельный ток - это среднее значение, то амплитудное значение предельного тока превышается лишь в 7…10 раз.
3) dt - максимально допустимое значение интеграла аварийного тока по времени, обычно за время полупериода промышленной частоты. Оно определяет энергию, которая может выделиться в тиристоре без его разрушения.
Параметры силовой цепи по напряжению:
1) URRM и UDRM - повторяющееся импульсное напряжение в обратном и прямом направлении - максимальное напряжение, которое каждый период может прикладываться к тиристору (рисунок 2.12)
URRM =(0,7…0,8) - UBR; UDRM = (0,7 k 0,8) - U BO. (2.7)
Здесь UBR - напряжение лавинного пробоя; UBO - напряжение переключения тиристора. В современных тиристорах повторяющееся импульсное напряжение достигает 10 кВ. Как и у диодов, оно определяет класс тиристора;
2) URSM и UDSM - неповторяющиеся импульсные напряжения в обратном и прямом направлениях, которые редко могут прикладываться к тиристору (рисунок 2.12);
Рисунок 2.12. Параметры по напряжению на ВАХ тиристора в запертом (а) и открытом (б) состоянии
3) URWM и UDWM - рабочие напряжения (рисунок 2.12), которые следует использовать в расчетах (составляют 70% от URRM или UDRM);
4) UTM - импульсное напряжение в открытом состоянии при протекании предельного тока (1.3) В;
5) UT(TO) - пороговое напряжение тиристора, а также его дифференциальное прямое сопротивление rТ.
Динамические параметры тиристора tВК, tq, , определены при описании переходных процессов включения и выключения тиристора (рисунок 2.8 - 2.9).
Параметры цепи управления Iу. доп, Uy. доп, Ру.доп определены при описании диаграммы управления (рисунок 2.7).
3. Исследование силовых полупроводниковых приборов на лабораторном стенде
3.1 Введение
Лабораторные занятия по курсу «Электронная преобразовательная техника» дают представление о физических свойствах, параметрах и характеристиках дискретных полупроводниковых приборов.
Лабораторный стенд имеет источники питания, наборную панель с гнёздами и клеммами для сборки электрических схем, необходимых для снятия характеристик используемого прибора. На рабочем месте имеется комплект проводов с наконечниками, измерительными и исследуемыми приборами. На рисунке 3.1 представлен план учебной лаборатории.
Рисунок 3.1 План учебной лаборатории
Входное напряжение блока питания 127 В. Выходное напряжение постоянное:
200 В 1 А;
0…15 В 0,5 А - регулируемый G1;
0…15 В 0,5 А - регулируемый G2;
0…5 В 3 А - регулируемый G3.
Регулируемые источники питания имеют защиту от короткого замыкания. При срабатывании защиты необходимо выключить стенд и выдержать в таком состоянии 5…10 сек.
Источник питания выполнен в виде отдельного модульного элемента в корпусе и вмонтирован в лабораторный стенд.
Источник питания осеспечивает
200 В; 0,1 А - нерегулируемый;
50 В; 5 А - нерегулируемый;
5 В; 0,3 А - для питания входных цепей транзисторов, регулируемый 0…4,5 В;
15 В; 0,5 А - для питания выходных цепей транзисторов, регулируемый 0…14 В.
3.2 Исследование силовых полупроводниковых диодов
Цель работы - изучение свойств силовых полупроводниковых диодов и условий их работы при групповом соединении в схемах преобразователей.
Выпрямительные диоды представляют собой полупроводниковые приборы с одним электронно-дырочным переходом (p-n-переходом одним из свойств p-n-перехода является способность изменять свое сопротивление в зависимости от полярности напряжения внешнего источника. Причем разница сопротивлений при прямом и обратном направлениях тока через p-n-переход может быть настолько велика, что в ряде случаев, например для силовых диодов, можно считать, что ток протекает через диод только в одном направлении - прямом, а в обратном направлении ток настолько мал, что им можно пренебречь. Прямое направление - это когда электрическое поле внешнего источника направлено навстречу электрическому полю p-n-перехода, а обратное - когда направления этих электрических полей совпадают.
Полупроводниковые диоды, использующие вентильное свойство p-n-перехода, называются выпрямительными диодами и широко используются в различных устройствах для выпрямления переменного тока.
Вольт-амперная характеристика (ВАХ) идеализированного p-n перехода описывается известным уравнением:
, (3.1)
где - обратный ток p-n-перехода; q - заряд электрона (q =1,6 ? Кл); k - постоянная Больцмана (k =1,38?Дж/К); T - температура в градусах Кельвина.
Графическое изображение этой зависимости представлено на рисунке 3.1
Вольт-амперная характеристика имеет явно выраженную нелинейность, что предопределяет зависимость сопротивления диода от положения рабочей точки.
Различают сопротивление статическое Rст и динамическое Rдин. Статическое сопротивление Rст, например в точке А (рисунке 3.1), определяется как отношение напряжения UA и тока IA, соответствующих этой точке: Rст = = tgб.
Динамическое сопротивление определяется как отношение приращений напряжения и тока (рисунке 3.2): Rдин = .
Рисунок 3.2 Динамическое сопротивление диода
При малых значениях отклонений ДU и ДI можно пренебречь нелинейностью участка АВ характеристики и считать его гипотенузой прямоугольного треугольника АВС, тогда Rдин = tgв.
Если продолжить линейный участок прямой ветви вольт-амперной характеристики до пересечения с осью абсцисс, то получим точку U0 - напряжение отсечки, которое отделяет начальный пологий участок характеристики, где динамическое сопротивление Rдин сравнительно велико от круто изменяющегося участка, где Rдин мало.
При протекании через диод прямого тока полупроводниковая структура нагревается, и если температура превысит при этом предельно допустимое значение, то произойдет разрушение кристаллической решетки полупроводника и диод выйдет из строя. Поэтому величина прямого тока диода ограничивается предельно допустимым значением Iпр.max при заданных условиях охлаждения.
Если увеличивать напряжение, приложенное в обратном направлении к диоду, то сначала обратный ток будет изменяться незначительно, а затем при определенной величине Uпроб начнется его быстрое увеличение (рисунок 3.3), что говорит о наступлении пробоя p-n-перехода.
Существуют несколько видов пробоя p-n-перехода в зависимости от концентрации примесей в полупроводнике, от ширины p-n-перехода и температуры:
обратимый (электрический пробой);
необратимые (тепловой и поверхностный пробои).
Необратимый пробой для полупроводникового прибора является нерабочим и недопустимым режимом.
Рисунок 3.3 Пробой p-n-перехода
Поэтому в паспортных данных диода всегда указывается предельно допустимое обратное напряжение Uпроб (напряжение лавинообразования), соответствующее началу пробоя p-n-перехода. Обратное номинальное значение напряжения составляет обычно 0,5Uпроб и определяет класс прибора по напряжению. Так, класс 1 соответствует 100 В обратного напряжения, класс 2 - 200 В и т.д.
3.3 Оборудование, используемое в лабораторной работе
- испытуемые диоды VD1 - VD4 (В 50);
- мультиметр;
- соединительные провода;
- ЛАТР (лабораторный автотрансформатор);
- вольтметр Ш4313
- амперметр (15 mA);
- волльметр (15 В).
Основные технические параметры В 50-10:
- диод кремниевый диффузионный.
- предназначен для работы в цепях статических преобразователей электроэнергии постоянного и переменного токов на частотах до 2 кГц.
- выпускаются в металлостеклянном корпусе с гибким выводом.
- средний прямой ток - 50 А
- повторяющееся импульсное обратное напряжение - 1000 В
- охлаждение воздушное естественное или принудительное.
- обозначение типономинала и полярность выводов приводятся на корпусе.
Масса диода не более 190 г.
Технические условия: ТУ 16-529.765-73.
3.4 Исследование полупроводникового диода В 50
Изучить схемы включения полупроводниковых приборов (рисунок 3.4-3.7) для снятия вольт-амперных характеристик ВАХ диода.
Оборудование, используемое в лабораторной работе.
1. Экспериментальное получение прямой ветви ВАХ диода Iпр = f (Uпр), представленной на рисунок 3.4.
1.1. Подключить стенд к сети, поставив сетевой тумблер в положение ВКЛ и нажав кнопку СЕТЬ на блоке питания.
1.2. На одном из источников питания V1 или V2 с помощью ручек установить напряжение 5 В, измерив его мультиметром на пределе измерения 20 В.
1.3. Отключить сетевой тумблер.
1.4. Ручку потенциометра R1 повернуть против часовой стрелки до упора.
1.5. Подать питание на исследуемую схему: «+» - X1, «-» - Х2.
1.6. Подключить согласно схеме, соблюдая указанную полярность мультиметра со следующими пределами измерения: «20 mA» - в режиме амперметра, «2 V» - в режиме вольтметра.
1.7. После проверки схемы преподавателем включить сетевой тумблер.
Рисунок 3.4. Принципиальная схема лабораторной установки для снятия прямой ветви ВАХ диода
1.7. После проверки схемы преподавателем включить сетевой тумблер.
1.8. Поворачивая ручку потенциометра R1 по часовой стрелке, изменять прямое напряжение диода в пределах, указанных в таблтце 3.1, фиксируя значения тока через каждые 0,1-0,05 В. Результаты измерений занести в таблицу 3.1.
Таблица 3.1
|
I, мА |
2 |
4 |
6,67 |
9,4 |
11,3 |
||
|
U, B |
VD1 |
0,48 |
0,6 |
0,74 |
0,88 |
0,92 |
|
|
VD2 |
0,42 |
0,5 |
0,56 |
0,63 |
0,69 |
||
|
VD3 |
0,45 |
0,55 |
0,66 |
0,76 |
0,84 |
||
|
VD4 |
0,43 |
0,48 |
0,56 |
0,6 |
0,67 |
1.9. Выключить сетевой тумблер.
2. Экспериментальное получение обратной ветви ВАХ диода Iобр = f (Uобр) с использованием схемы А2.
2.1. На обоих источниках питания V1 и V2 выставить максимальные напряжения 15 В, повернув ручки ГРУБО и ПЛАВНО по часовой стрелке до упора. Соединить источники последовательно, установив, таким образом, напряжение блока питания 30 В.
2.2. Подать напряжение питания на исследуемую схему: «+» источника V2 - на клемму X1, «-» источника V1 - на клемму Х2.
2.3. Ручку потенциометра R2 повернуть против часовой стрелки до упора.
2.4. Подключить согласно мнемосхеме, соблюдая указанную полярность мультиметра со следующими пределами измерения: «200 мA» - в режиме амперметра, «200 V» - в режиме вольтметра.
Рисунок 3.6 Принципиальная схема лабораторной установки для снятия обратной ветви ВАХ диода
2.5. После проверки схемы преподавателем включить стенд в сеть, поставив сетевой тумблер в положение ВКЛ и нажав кнопку СЕТЬ на блоке питания.
2.6. Поворачивая ручку потенциометра R2 по часовой стрелке, изменять обратное напряжение на диоде в пределах, указанных в таблице 3.2. Значения тока фиксировать через каждые 5 В. Результаты измерений занести в таблицу 3.2
Таблица 3.2
|
VD1 |
VD2 |
VD3 |
VD4 |
|||||
|
I, мА |
U, B |
I, мА |
U, B |
I, мА |
U, B |
I, мА |
U, B |
|
|
10 |
9 |
18 |
8 |
8 |
9 |
4 |
10 |
|
|
14 |
20 |
22 |
18 |
11 |
49 |
8 |
71 |
|
|
18 |
61 |
28 |
37 |
14 |
128 |
12 |
141 |
|
|
22 |
163 |
32 |
62 |
16 |
200 |
16 |
220 |
|
|
25 |
260 |
42 |
259 |
18 |
260 |
18 |
261 |
Рисунок 3.6 ВАХ диодов
2.7. Выключить сетевой тумблер.
3. По данным табл. 3.1 и 3.2 построить ВАХ диода (рисунок 3.6)
3.3 Исследование тиристоров
3.3.1 Характеристики исследуемого тиристора ТЧ100-10
Тиристор быстродействующий штыревого исполнения. Предназначен для работы в статических преобразователях электроэнергии, в силовых установках постоянного и переменного тока, в которых требуется малое время выключения и включения, а также высокие критические скорости нарастания напряжения в закрытом состоянии и тока в открытом состоянии. Выпускаются в металлокерамическом корпусе с жестким выводом. Максимально допустимый действующий ТОК-100А. Повторяющееся импульсное напряжение в закрытом состоянии И повторяющееся импульсное обратное напряжение - 1000 В. Охлаждение воздушное естественное или принудительное.
Обозначение типономинала приводится на корпусе.
Габаритные размеры:
- общая длина - 100,8 мм
- длина шпильки - 15 мм
- резьба - М20
3.3.2 Цель и программа работы
Целью работы является изучение свойств тиристоров как полупроводниковых переключательных приборов с двумя устойчивыми состояниями и принципа их применения с схемах управляемых преобразователей.
3.3.3 Рекомендации по подготовке к работе
Тиристор - полупроводниковый прибор с двумя устойчивыми состояниями (низкой проводимости - закрыт, высокой проводимости - открыт), в основу которого положена четырёхслойная монокристаллическая структура (р-n-p-n) с тремя электронно-дырочными переходами. Обычный (триодный) тиристор имеет три электрода: анод, катод и управляющий электрод. Переключение тиристора из закрытого состояние в открытое достигается при приложении прямого напряжения и подаче сигнала по цепи управления. При обратном напряжении тиристор не проводит ток. Таким образом, тиристор представляет собой электронный ключ с односторонней проводимостью. Кроме обычных не запираемых тиристоров имеются запираемые тиристоры.
Выключение не запираемых тиристоров происходит при снижении прямого тока ниже тока управления, равно нулю, и выдержке в таком состоянии не менее времени выключения.
Для выключения запираемого тиристора требуется лишь одно условие - подать по цепи управления в обратном направлении кратковременный импульс тока с амплитудой, примерно равной одной трети выключаемого анодного тока.
В данной работе исследуется обычный не запираемый тиристор, являющийся самым распространённым типом тиристоров в мощных выпрямительных установках подстанций и электроподвижного состава.
Конструктивное исполнение силовых тиристоров аналогично силовым диодам. Проблемой нагрузочной и перегрузочной способностей, охлаждения, разброса характеристик, группового соединения являются аналогичными с диодами, рассмотренными в предыдущей лабораторной работе.
Свойства тиристоров оцениваются по предельным и характеризующим параметрам. Основными параметрами тиристоров являются:
повторяющееся импульсное напряжение в закрытом состоянии и в обратном направлении (определяет класс тиристора) UDRM; URRM;
максимальный допустимый средний ток в открытом состоянии ITAVm;
импульсное напряжение в открытом состоянии UTM;
пороговое напряжениеUTO;
дифференциальное сопротивление в открытом состоянии rr;
время выключения tq;
время включения tqt;
критическая скорость нарастания прямого напряжения () crit;
критическая скорость нарастания анодного тока () cri;
отпирающее напряжение управления UGT;
отпирающий ток управления IGT;
3.3.4 Исследование вольт-амперных характеристик тиристора
а)
б)
Рисунок 3.7 Электрические схемы для исследования тиристора
Прежде чем приступить к исследованию ВАХ, необходимо правильно подобрать измерительные приборы по их типам и пределам измерений, руководствуясь предельными параметрами тиристора ITAV, URRM, IRRM, UTM, UGM, IGM. Перед включением тиристора в измерительную схему нужно произвести его ревизию, обратив внимание на обозначение типа и данные заводской маркировки, правильность определения электрических выводов (анод, катод, управляющий электрод).
Исследование ВАХ следует выполнять в два приёма.
Вначале нужно собрать схему рисунок 3.7 а для снятия характеристики цепи управления и прямой ветви ВАХ в открытом состоянии тиристора. В схеме предусмотрены два источника питания: один для питания цепи управления, второй для задания тока нагрузки и анодной цепи тиристора.
Источник анодного напряжения выполнен на основе автотрансформатора (ЛАТР), разделительного трансформатора (Т), ограничительного резистора (R), выпрямительных диодов (VD1, VD2).
Вначале нужно провести измерения по приборам PA2 и PV2 тока IF0 в пяти - шести точках, задавая напряжение на зажимах цепи управления путём регулирования источника питания при отключённой анодной цепи тиристора. Построив характеристику цепи управления исследуемого тиристора, нужно убедиться, что она проходит через область гарантированного управления.
Далее следует определить отпирающий ток IGT и отпирающее напряжение UGT. Для этого, включив источник анодного напряжения и задав невысокое анодное напряжение (10…20 В) при токе IFG = 0, плавным увеличением напряжения UFG цепи управления зафиксировать показания приборов PA2 и PV2.
Затем производятся измерения в пяти-шести точках ВАХ тиристора в открытом состоянии, задав ток управления в сообтетствии с областью гарантированного управления. При этом максимальный ток не должен превышать предельного тока ITAVm. Через открытый тиристор VSu в прямом направлении будет протекать анодный ток в положительный полупериоды питающего синусоидального напряжения. Значение тока можно плавно изменять, регулируя входное напряжение с помощью ЛАТР. При этом посредствам приборов PA1 и PV1 измеряется среднее значение прямого тока ITAV и среднее значение прямого напряжения в открытом состоянии тиристора.
Для построения ВАХ нужно получить импульсные (амплитудные) значения анодного тока и анодного напряжения. Поэтому показания амперметра и вольтметра необходимо пересчитать, умножив их на число р=3,14.
Далее нужно собрать схему по рисунку 3.7 б для снятия ВАХ в закрытом состоянии тиристора. При отключении цепи управления тиристора с помощью ЛАТР следует знать задать в нарастающем порядке пять-шесть значений анодного напряжения сначала в прямом, а затем в обратном направлении.
По результатам измерений нужно построить обратную и прямую ветви ВАХ тиристора и оценить совпадение измеренных данных напряжений и токов с соответствующими справочными значениями.
Пример заполнения таблиц параметров при прямом направлении в закрытом состоянии таблица 3.3, в прямом направлении открытом состоянии таблица 3.4, обратном направлении в закрытом состоянии таблица 3.5, а так же параметры цепи управления таблица 3.6.
Таблица 3.3
|
I, мА |
4,3 |
5,1 |
6,7 |
7,5 |
8,5 |
|
|
U, B |
0,6 |
0,67 |
0,73 |
0,78 |
0,85 |
Таблица 3.4
|
I, мА |
5 |
6,3 |
8,3 |
9,4 |
10,5 |
|
|
U, B |
25,6 |
43,5 |
77,3 |
95,5 |
114,58 |
Таблица 3.5
|
I, мА |
4,2 |
5,1 |
6,7 |
7,5 |
8,5 |
|
|
U, B |
0,6 |
0,67 |
0,73 |
0,78 |
0,85 |
Таблица 3.6
|
iG, мкА |
0,5 |
1 |
1,5 |
2 |
2,5 |
2,6 |
|
|
uG, мВ |
0,96 |
1,22 |
1,42 |
1,62 |
1,81 |
1,88 |
Рисунок 3.8 ВАХ исследуемого тиристора
4. Специальные типы диодов. Система условных обозначений. Основные характеристики
4.1 Виды и обозначение диодов
В зависимости от свойств и поведения ВАХ различают следующие виды диодов.
1) Выпрямительные диоды различных классов, отличающиеся напряжением, временем переключения, рабочей полосой частот. ВАХ как у обычного p-n-перехода. Обозначение стандартное (таблица 2.1). В качестве выпрямительных используют сплавные эпитаксиальные и диффузионные диоды, выполненные на основе несимметричных p-n-переходов. Для выпрямительных диодов характерны малые сопротивления и большие токи в прямом режиме. Барьерная емкость из-за большой площади перехода достигает значений десятков пикофарад. Германиевые выпрямительные диоды применяют до температур 70-80оС, кремниевые до 120-150оС, арсенид-галлиевые до 150оС.
Основные параметры выпрямительных диодов:
Uобр,макс - максимально допустимое обратное напряжение, которое диод может выдержать без нарушения его работоспособности;
Iвып,ср - средний выпрямленный ток;
Iпр,п - пиковое значение импульса тока при заданных максимальной длительности, скважности и формы импульса;
Uпр,ср - среднее прямое напряжение диода при заданном среднем значении прямого тока;
Pср - средняя за период мощность, рассеиваемая диодом, при протекании тока в прямом и обратном направлениях;
rдиф - дифференциальное сопротивление диода в прямом режиме.
Стоит отметить класс импульсных диодов, имеющих очень малую длительность переходных процессов из-за малых емкостей переходов (доли пикофарад); уменьшение емкостей достигается за счет уменьшения площади p-n-перехода, поэтому допустимые мощности рассеяния у них меньше, чем у низкочастотных выпрямительных диодов. Их используют в импульсных схемах.
К параметрам, перечисленным выше, для импульсных диодов следует отнести общую емкость СД, максимальные импульсные прямые и обратные напряжения и токи, время установления прямого напряжения от момента подачи импульса прямого тока до достижения им заданного значения прямого напряжения и время восстановления обратного сопротивления диода с момента прохождения тока через нуль до момента, когда обратный ток достигает заданного малого значения (рисунок 4.1).
Рисунок 4.1 Ток обратной ветви
После изменения полярности напряжения в течение времени t1 обратный ток меняется мало, он ограничен только внешним сопротивлением цепи. При этом заряд неосновных носителей, накопленных в базе диода, рассасывается. Далее ток уменьшается до своего статического значения при полном рассасывании заряда в базе.
2) Стабилитроны - диоды, предназначенные для работы в режиме электрического пробоя. Условное обозначение отличается от стандартного (таблица 2.1). В этом режиме при значительном изменении тока стабилитрона напряжение на нем меняется мало. В низковольтных (до 5,7В) стабилитронах используется туннельный пробой, а в высоковольтных - лавинный пробой. В них более высокоомная база.
Основные параметры:
Uст - напряжение стабилизации при заданном токе в режиме пробоя;
Iст,мин и Iст,макс - минимально допустимый и максимально допустимый токи стабилизации;
rст - дифференциальное сопротивление стабилитрона на участке пробоя;
- температурный коэффициент напряжения (ТКН) стабилизации при заданном токе стабилизации. Туннельный пробой характеризуется отрицательным ТКН, а лавинный - положительным.
Для стабилизации малых напряжений (0,3…1,9В) используют диоды, называемые стабисторами, которые работают в прямом режиме, имеют специальную форму прямой ветви. Обозначение такое же, как у выпрямительных диодов.
3) Диод Шотки - разновидность выпрямительных диодов, работающий на основе выпрямляющего контакта металл - полупроводник, образующего контактную разность потенциалов из-за перехода части электронов из полупроводника n - типа в металл и уменьшения концентрации электронов в полупроводниковой части контакта. Эта область обладает повышенным сопротивлением. При подключении внешнего источника плюсом к металлу, а минусом к полупроводнику, потенциальный барьер понизится и через переход пойдет прямой ток.
В диоде Шотки отсутствуют явления накопления и рассасывания основных носителей, поэтому они очень быстродействующие и могут работать на частотах до десятков ГГц. Прямое напряжение составляет ~0,5 В, прямой допустимый ток может достигать сотни ампер, а обратное напряжение - сотен вольт. ВАХ диода Шотки напоминает характеристику обычных p-n-переходов, отличие состоит в том, что прямая ветвь в пределах 8-10 декад напряжения представляет почти идеальную экспоненциальную кривую, а обратные токи достаточно малы - 10-10…10-9 А.
Конструктивно диоды Шотки выполняют в виде пластины из низкоомного кремния, на которую нанесена высокоомная эпитаксиальная пленка с электропроводностью того же типа. На поверхность пленки вакуумным напылением нанесен слой металла.
Диоды Шотки применяют в переключательных схемах, а также в выпрямителях больших токов и в логарифмирующих устройствах, из-за соответствующей вида его ВАХ.
4) Варикап - полупроводниковый диод, предназначенный для работы в качестве емкости, величина которой зависит от приложенного к нему напряжения. Основная его характеристика - вольт-фарадная С(U) (таблица 2.1).
Варикап работает как правило при обратном напряжении, при изменении которого изменяется в широких пределах барьерная емкость диода, причем:
, (4.1)
где С(0) - емкость при нулевом напряжении на диоде; - контактный потенциал; n=2 для резких и n =3 для плавных p-n-переходов.
Основные параметры варикапа:
С - емкость, измеренная между выводами при заданном обратном напряжении;
- коэффициент перекрытия по емкости;
rП - суммарное активное сопротивление диода;
- добротность, определяемая при заданном значении емкости.
5) Туннельный диод - полупроводниковый диод с падающим участком на прямой ветви ВАХ, обусловленный туннельным эффектом. Обозначение и ВАХ даны в таблице 2.1. Падающий участок характеризуется отрицательным дифференциальным сопротивлением.
В зависимости от функционального назначения туннельные диоды условно подразделяются на усилительные, генераторные и переключательные.
4.2 Основные параметры:
IП и UП - пиковые ток и напряжение начала падающего участка;
IВ и UВ - ток и напряжение впадины (конца падающего участка);
- отношение тока впадины к пиковому току;
UР - диапазон напряжений падающего участка (раствор).
LД - полная последовательная индуктивность диода при заданных условиях (рис. 4.2, представляющий схему замещения диода на падающем участке ВАХ для малых изменений тока и напряжения на диоде).
Рисунок 4.2 Схема замещения диода
f0 - резонансная частота, при которой общее реактивное сопротивление p-n-перехода и индуктивности корпуса обращается в нуль;
fR - предельная резистивная частота, при которой активная составляющая полного сопротивления последовательной цепи, состоящей из p-n-перехода и сопротивлений потерь, обращается в нуль;
КШ - шумовая постоянная туннельного диода, определяющая коэффициент шума диода;
rП - сопротивление потерь, включающее сопротивление кристалла, контактных соединений и выводов.
Разновидностью туннельного диода является обращенный диод. Это полупроводниковый диод, физические явления в котором подобны физическим явлениям в туннельном диоде. Его рассматривают иногда как вариант туннельного диода. Здесь участок с отрицательным сопротивлением выражен более слабо, чем у туннельного, а иногда даже отсутствует. Обозначение и ВАХ даны в таблице. Обратная ветвь обращенного диода используется как прямая ветвь обычного диода.
Таблица 4.1
|
Тип диода |
Условное обозначение |
Характеристика |
|
|
Выпрямительный |
|||
|
Диод Шотки |
|||
|
Стабилитрон |
|||
|
Стабистор |
|||
|
Варикап |
|||
|
Туннельный диод |
|||
|
Обращенный диод |
5. Исследование специальных типов диодов на лабораторном
5.1 Основные компоненты оборудования
Основными компонентами являются:
- блок генераторов напряжений с наборным полем;
- два набора миниблоков;
- блок мультиметров;
- двухканальный осциллограф, имеющий режим X - Y;
- соединительные провода и перемычки, питающие кабели;
- настольная рама для установки оборудования с выдвижным ящиком для хранения аксессуаров;
- руководство по выполнению базовых экспериментов;
- сборник руководств по эксплуатации компонентов аппаратной части комплекта.
Описание каждого эксперимента содержит:
- общие сведения,
- экспериментальную часть.
Раздел «Общие сведения» содержит краткое введение в теорию соответствующего эксперимента. Для более глубокого изучения теоретического материала учащемуся следует обратиться к учебникам и компьютерным программам тестирования для проверки усвоения теории и оценки готовности к лабораторнопрактическим занятиям.
5.2 Оборудование, используемое в лабораторной работе
Всё оборудование располагается на столе. На стол устанавливается специальная рама с подставкой, в которой устанавливаются блок генераторов с наборным полем, блок мультиметров, и блок однофазного источника питания. Расположение блоков в раме жёстко не фиксировано. Оно может изменяться для удобства проведения того или иного конкретного эксперимента. В выдвижном ящике подставки хранятся соединительные провода, перемычки и шнуры питания, методические материалы. Ящик имеют встроенный замок.
Наборы миниблоков располагаются на столе. На стол устанавливается также осциллограф.
Однофазный источник питается от трёхпроводной однофазной сети (фаза, ноль и земля). В нём смонтированы устройство защитного отключения при нарушении изоляции, автомат для защиты от сверхтоков и блок розеток и разъёмов (на тыльной стороне блока) для подключения всех остальных блоков и осциллографа. На рисунке 5.1 представлено рабочее место для проведения лабораторных работ.
Блок генераторов напряжений с наборным полем (код 213.3)
Общий вид блока генераторов напряжений показан на рисунке 5.2. В левой части расположены органы управления источников питания, в правой - гнёзда для подключения исследуемых элементов электрической цепи (миниблоков). В нижней части показан фрагмент электрической цепи, собранной на наборном поле.
Все источники напряжений включаются и выключаются общим выключателем «СЕТЬ» и защищены от внутренних коротких замыканий плавким предохранителем с номинальным током 0,5 А.
На лицевой панели блока указаны номинальные напряжение и ток каждого источника напряжения, а также диапазоны изменения регулируемых выходных величин. Все источники напряжений имеют общую точку «0», не соединённую с заземлённым корпусом блока. Источники защищены от перегрузок и внешних коротких замыканий самовосстанавливающимися предохранителями с номинальным током 0,2 А. О срабатывании предохранителя свидетельствует индикатор «I >».
Источник синусоидальных напряжений содержит трёхфазный регулируемый по амплитуде выходного напряжения преобразователь однофазного напряжения 50 Гц в трёхфазное напряжение (Uф = 0…8 В). Выходное сопротивление трёхфазного источника в рабочем диапазоне токов близко к нулю.
Генератор напряжений специальной формы вырабатывает на выходе синусоидальный, прямоугольный двухполярный, прямоугольный однополярный или треугольный сигнал в зависимости от положения переключателя «ФОРМА». Выходное сопротивление генератора в рабочем диапазоне токов также близко к нулю. Частота сигнала регулируется десятиоборотным потенциометром «ЧАСТОТА» с цифровой индикацией положения подвижной части и переключателем диапазонов «МНОЖИТЕЛЬ». Имеется три диапазона регулирования частоты:
?1 - от 25…30 до 1020…1025 Гц (индикация в окошке счётчика соответствует частоте в герцах);
?10 - от 250…300 до 10200…10250 Гц (показание счётчика, умноженное на 10, соответствует частоте в герцах);
?100 - от 2500…3000 до 102000…102500 Гц (показание счётчика, умноженное на 100, соответствует частоте в герцах).
Частота выходного напряжения не зависит как от формы и амплитуды сигнала, так и от тока нагрузки.
Амплитуда выходного сигнала регулируется потенциометром «АМПЛ». При положениях переключателя диапазонов ?1 и ?10 амплитуда регулируется от 0 до 12…12,5 В, а при положении ?100 - от 0 до 6…6.5 В.
Генератор постоянных напряжений содержит два источника стабилизированного напряжения +15 В и - 15 В относительно общей точки 0 и регулируемый источник от -13 В до + 13 В. Выходные сопротивления этих источников также близки к нулю. Регулируемый источник допускает режим работы с обратным током (режим потребления энергии).
Наборная панель, расположенная справа от генератора напряжений служит для расположения на ней миниблоков в соответствии со схемой данного опыта.
Гнёзда на этой панели соединены в узлы, как показано на ней линями. Поэтому часть соединений выполняется автоматически при установке миниблоков в гнёзда панели. Остальные соединения выполняются проводами и перемычками. Так на фрагменте цепи, показанной на рисунке 5.2, напряжение от фазы С трёхфазного источника подводится с помощью перемычки к одной из обмоток трансформатора. К другой обмотке подключены резистор и конденсатор, соединённые последовательно. Общая точка «0» источников подсоединена к цепи проводом.
Для измерения токов в ветвях цепи удаляется одна из перемычек и вместо неё в образовавшийся разрыв включается амперметр. Для измерения напряжений на элементах цепи параллельно рассматриваемому элементу включается вольтметр.
Миниблоки представляют собой отдельные элементы электрических цепей (резисторы, конденсаторы, индуктивности диоды, транзисторы и т.п.), помещённые в прозрачные корпуса, имеющие штыри для соединения с гнёздами наборной панели. Некоторые миниблоки содержат несколько элементов, соединённых между собой, или более сложные функциональные блоки. На этикетках миниблоков изображены условные обозначения элементов или упрощённые электрические схемы их соединения, показано расположение выводов и приведены некоторые технические характеристики. Миниблоки хранятся в специальном контейнере.
Для индетификации миниблоков им присвоены коды.
Набор 600.15 состоит только из одноэлементных миниблоков. Он содержит резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности.
Набор 600.16 содержит одноэлементные миниблоки с отдельными полупроводниковыми приборами и микросхемами, а также миниблоки с различными полупроводниковыми устройствами. Общий вид контейнера (600.16) с миниблоками представлен на рисунке 5.3
В табл. 5.1 приведены характеристики одноэлементных миниблоков, входящих в оба набора, а ниже дано описание более сложных миниблоков.
Таблица 5.1
|
Наименование и характеристики |
Кол. |
Наименование и характеристики |
Кол. |
|
|
Резисторы МЛТ, 2 Вт, 5% (или 10%): 1 Ом 10 Ом 22 Ом 33 Ом 47 Ом 68 Ом 100 Ом 150 Ом 220 Ом 330 Ом 470 Ом 680 Ом 1 кОм 2,2 кОм 3,3 кОм 4,7 кОм 10 кОм 15 кОм 22 кОм 33 кОм 47 кОм 100 кОм 1 Мом |
1 2 1 1 1 1 2 1 1 1 1 1 3 1 1 2 4 1 2 1 1 2 1 |
Конденсаторы К73-17, 63 или 100 В 0,01 мкФ 0,022 мкФ 0,1 мкФ 0,22 мкФ 0,47 мкФ 1 мкФ Конденсатор К10-17,25 В 4,7 мкФ Конденсаторы К50-35 или SR, 25, 50 или 63 В 10 мкФ 47 мкФ 100 мкФ 470 мкФ Индуктивности СW-68 10 мкГн Iмакс=1300 мА, R=0,09 Ом 22 мкГн Iмакс=960 мА, R=0,12 Ом 47 мкГн Iмакс=830 мА, R=0,23 Ом 100 мкГн Iмакс=710 мА, R=0,44 Ом 1 мГн Iмакс=210 мА, R=4,55 Ом |
1 1 2 1 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 |
|
|
Потенциометры СП4-2М 1 Вт: 1 кОм 10 кОм Лампа сигнальная СМН-10-55 10 В, 55 мА Диоды выпрямит. КД226 (1N5408) 100 В, 1,7 А Диод импульсный КД522Б 100 мА, 50 В Диод Шотки 1N5819 1А 40 В, Uпр < 0,6В Стабилитрон КС456 5,6 В, Iмин/макс =3…139 мА, Светодиод АЛ307Б(красный) 2 В, 20 мА Варикап КВ105А 400…600 пФ, Uмакс обр=90 В, Iобр=20мкА Динистор КН102А Iпр.=2 А, Uпр.=1,5 В, Uзакр.=5 В Тиристор ВТ149 Iпр.=0,8 А, Uпр.=1,2 В, Uзакр.=400 В, Iупр.откр.<200 мкА, Uупр.откр.<0,8 В Симистор МАС97А6 Iоткр.=0,6 А, Uоткр.=1,4 В, Uзакр.=400 В, Iупр.откр.<7мА, |
1 1 1 6 1 1 1 1 1 1 1 1 |
Транзисторы биполярные: КТ502Г pnp, ?=80…240, Uкб=60 В, Uбэ=5 В, Iк=150 мА КТ503Г npn, ?=80…240, Uкб=60 В, Uбэ=5 В, Iк=150 мА Транзисторы полевые с pn переходом: КП103Е канал типа р, S=2,8 мА/В, Uси=10 В, Uзс=17 В, Uзи=10 В КП303Е канал типа n, S>4 мА/В, Uси=25 В, Uзс=30 В, Uзи=30 В, Iс=20 мА Транзисторы полевые с изолированным затвором: IFRD024 с индуцированным каналом типа р, Uси=60 В, Uзи=20 В, Iс=2,5 А, Rоткр=0,1 Ом IFRD9024 с индуцированным каналом типа n, Uси=-60 В, Uзи=20 В, Iс=1,6 А, Rоткр=0,28 Ом Линейный стабилизатор напряжения L7805CV 5 В (4%), 1,5 А, Uвх.макс=35 В |
2 2 1 1 1 1 1 |
1. Миниблок «ОЭП13» содержит резистивную оптопару ОЭП13 и токоограничивающий резистор 1 кОм, включённый последовательно со светоизлучающим прибором - лампой накаливания. Это позволяет включать миниблок на напряжение до 30 В без добавочных сопротивлений. Выходное темновое сопротивление фоторезистора не менее 1,5108 Ом, световое при Iвх=16 мА - не более 3103 Ом.
Предельные эксплуатационные данные: входной средний ток оптопары 20 мА, выходной ток - 2 мА, напряжение изоляции - 100 В, выходная мощность рассеяния - 25 мВт.
2. Миниблок «3ОД101Б» содержит диодную оптопару 3ОД101Б, токоограничивющий резистор 1,5 кОм, включённый последовательно со светодиодом и диод КД522, шунтирующий светодиод в обратном направлении. Это позволяет включать миниблок на напряжение до 30 В без добавочных сопротивлений и не опасаться пробоя светодиода при подаче на него обратного напряжения. Коэффициент передачи по току при Iвх=10 мА составляет 1,5%.
Предельные эксплуатационные данные: входной постоянный ток оптопары 20 мА, входное обратное напряжение 3,5 В, выходное обратное напряжение 100 В, выходной ток - 2 мА.
3. Миниблок «АОТ110А» содержит транзисторную оптопару АОТ110А, токоограничивющий резистор 1,5 кОм, включённый последовательно со светодиодом и диод КД522, шунтирующий светодиод в обратном направлении. Это позволяет включать миниблок на напряжение до 30 В без добавочных сопротивлений и не опасаться пробоя светодиода при подаче на него обратного напряжения. Кроме того, эмиттерный переход зашунтирован сопротивлением 100 кОм.
Предельные эксплуатационные данные: входной постоянный ток оптопары 30 мА, входное обратное напряжение 0,7 В, коммутируемое напряжение 100 В, выходной ток - 200 мА, напряжение изоляции - 100 В, выходная мощность рассеяния - 360 мВт.
4. Миниблок «МОС3010» содержит симисторную оптопару МОС3010, токоограничивющий резистор 1,5 кОм, включённый последовательно со светодиодом и диод КД522, шунтирующий светодиод в обратном направлении. Это позволяет включать миниблок на напряжение до 30 В без добавочных сопротивлений и не опасаться пробоя светодиода при подаче на него обратного напряжения. Остаточное напряжение симистора в открытом состоянии - не более 1,8 В, открывающий входной ток - не более 15 мА.
Предельные эксплуатационные данные: входной постоянный ток оптопары 60 мА, выходной - 100 мА, входное обратное напряжение 3 В, коммутируемое напряжение 250 В, напряжение изоляции - 5300 В, выходная мощность рассеяния - 300 мВт.
5. Миниблок «Измерительный преобразователь» (ИП) служит для измерения высокочастотных сигналов, например, при снятии частотных характеристик электрических цепей. Необходимость в этом миниблоке обусловлена тем, что диапазон частот мультиметров, входящих в комплект стенда, составляет от 40 до 400 Гц. В миниблоке смонтирован выпрямитель на быстродействующем операционном усилителе LF357N. На вход миниблока подаётся синусоидальное измеряемое напряжение, а к выходу подключается мультиметр в режиме измерения постоянного напряжения. Коэффициент передачи выпрямителя подобран так, что величина постоянного выходного напряжения равна действующему значению переменного входного напряжения. При увеличении частоты погрешность измерения возрастает и на частоте 100кГц может достигать 5…10%.
6. Миниблок «Трансформатор». Трансформатор выполнен на разъёмном U-образном сердечнике из электротехнической стали с толщиной листа 0,08 мм. Сечение сердечника 1612 мм. На сердечнике установлены катушки 900 и 300 витков. Номинальные параметры трансформатора при частоте 50 Гц приведены в таблице 5.2. Если между половинками сердечника вставить полоски бумаги (немагнитный зазор), то устройство можно использовать в качестве дросселя.
Таблица 5.2
|
W |
UH, B |
IH, мА |
R, Ом |
SH, ВА |
|
|
300 |
7 |
200 |
4,8 |
1,4 |
|
|
900 |
21 |
66,7 |
37 |
1,4 |
7. Миниблок «140УД608» содержит операционный усилитель КР140УД608 или импортный аналог ОР-07С, подстроечный резистор для балансировки и два диода, защищающие микросхему от подачи обратного напряжения питания.
Основные характеристики: напряжение питания 15 В, потребляемый ток <5 мА, входной ток <7 нА, напряжение смещения <150 мкВ, коэффициент усиления >27000, частота единичного усиления >0,3 МГц.
8. Миниблок «LM393» содержит сдвоенный компаратор LM393 и диоды, защищающие микросхему от подачи обратного напряжения питания. Ввиду большого количества выводов микросхемы, часть их подсоединена к штырям, которыми миниблок вставляется в наборную панель, а другая часть - к гнёздам на крышке миниблока. Выходной каскад компаратора представляет собой транзистор с открытым коллектором.
Основные характеристики: напряжение питания от +2 до +36 В или от 1 В до 18 В, входное напряжение от 0,3 до +36 В, потребляемый ток <1 мА (при Uпит = 15 В), входной ток <250 нА, выходной ток - до 20 мА, напряжение смещения <5 мВ, низкий уровень выходного напряжения -400 мВ, коэффициент усиления >50000.
9. Миниблок «NE555» содержит таймер NE555 и конденсатор, подключённый между выводом 5 (опорное напряжение) и общей точкой для сглаживания помех, приходящих по цепи питания.
Основные характеристики: напряжение питания от +4,5 до +18 В, потребляемый ток <15 мА (при Uпит = 15 В), входной ток <500нА, выходной ток - до 200 мА, максимальная частота импульсов 0,5 МГц.
10. Миниблок «XR-8038» содержит функциональный генератор XR-8038А, два диода, защищающие микросхему от подачи обратного напряжения питания и резистор 10 кОм, включённый в цепь открытого коллектора выходного транзистора микросхемы для формирования прямоугольных импульсов на выходе.
Общие характеристики: напряжение питания от 10 до 30 В или от 5 до 15 В, потребляемый ток 12…20 мА.
Частотные характеристики: Диапазон генерируемых частот от 0,001 Гц до 200 кГц, максимальная частота модуляции 100 кГц, диапазон модуляции 1000:1, линейность в диапазоне модуляции 10:1 составляет 0,2%.
Выходные характеристики: двойная амплитуда выходного напряжения прямоугольной формы (0,9…0,98) Uпит, треугольной формы (0,3…0,33) Uпит, синусоидальной формы (0,2…0,22) Uпит, нелинейные искажения без коррекции формы 0,8…3%, выходное сопротивление 200 Ом.
11. Миниблок «Усилительный каскад с общим эмиттером» (УКОЭ) служит для исследования однокаскадных и двухкаскадных транзисторных усилителей. Его схема изображена на рисунке 5.4. Конденсатор С1 является разделительным, а конденсатор С2 служит для уменьшения верхней границы полосы пропускания.
12. Миниблок «Фазовое управление тиристора» (ФУТ) содержит маломощный тиристор ВТ149 и генератор импульсов. Генератор импульсов выполнен на однопереходном транзисторе VT1. При подаче полуволны напряжения на анод запертого тиристора конденсатор C1 заряжается через сопротивления R1, и R3. Когда напряжение на конденсаторе достигает значения 0,7…0,8 от напряжения стабилизации стабилитрона (т.е. на верхнем выводе базы КТ317Г), транзистор открывается и конденсатор разряжается по цепи эмиттер - база - управляющий электрод - катод тиристора. Тиристор отпирается, создает цепь для протекания тока через нагрузку и одновременно шунтирует генератор импульсов. Скорость заряда конденсатора и, следовательно, задержка подачи отпирающего импульса по отношению к моменту подачи положительного напряжения на анод тиристора регулируется потенциометром R3. Вывод Х2 служит только для наблюдения импульсов управления с помощью осциллографа.
9. Миниблок «ADP1111» содержит импульсный стабилизатор напряжения ADP1111 с встроенным ключевым транзистором, шунтирующий диод Шотки для защиты микросхемы от подачи входного напряжения обратной полярности, электролитический конденсатор 10 мкФ, сглаживающий входное напряжение и резистор 100 Ом, включённый между выводами 1 и 2 микросхемы для ограничения амплитуды импульсов выходного тока.
Основные характеристики микросхемы: напряжение питания от 2 до 5 В в обратноходовой схеме преобразования (с повышением напряжения) и не более 30 В в прямоходовой схеме (с понижением напряжения), выходное напряжение 4,75…5,25 В, максимальный ток ключа 1,5 А, максимальная рассеиваемая мощность 500 мВт, частота преобразования 54…88 кГц, скважность 43…65%.
Подобные документы
Рассмотрение принципов работы полупроводников, биполярных и полевых транзисторов, полупроводниковых и туннельных диодов, стабилитронов, варикапов, варисторов, оптронов, тиристоров, фототиристоров, терморезисторов, полупроводниковых светодиодов.
реферат [72,5 K], добавлен 14.03.2010Классификация, структура, принцип работы, обозначение и применение полупроводниковых диодов, их параметры. Расчет вольтамперных характеристик при малых плотностях тока. Особенности переходных характеристик диодов с р-базой. Методы производства диодов.
курсовая работа [923,5 K], добавлен 18.12.2009Характеристика полупроводниковых диодов, их назначение, режимы работы. Исследование вольтамперной характеристики выпрямительного полупроводникового диода, стабилитрона и работы однополупериодного полупроводникового выпрямителя. Определение сопротивления.
лабораторная работа [133,6 K], добавлен 05.06.2013Разработка прибора, предназначенного для изучения полупроводниковых диодов. Классификация полупроводниковых диодов, характеристика их видов. Принципиальная схема лабораторного стенда по изучению вольтамперных характеристик полупроводниковых диодов.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 20.11.2013Конструктивные особенности и параметры полупроводниковых приборов для усиления, генерирования и преобразования электрических сигналов. Классификация диодов, транзисторов, тиристоров по основному рабочему материалу, принципу действия, частоте и мощности.
презентация [1,7 M], добавлен 03.05.2011Изучение свойств германиевого и кремниевого выпрямительных полупроводниковых диодов при изменении температуры окружающей среды. Измерение их вольт-амперных характеристик и определение основных параметров. Расчет дифференциального сопротивления диода.
лабораторная работа [29,7 K], добавлен 13.03.2013Классификация и условные обозначения полупроводниковых диодов. Назначение, область применения и общий принцип их действия. Вольтамперная характеристика и основные параметры полупроводниковых диодов. Диод Есаки (туннельный диод) и его модификации.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 19.10.2009Исследование параметров и характеристик туннельных диодов, а также принципа их работы и свойств. Анализ способности туннельного диода усиливать, генерировать и преобразовывать электромагнитные колебания. Обзор методов изготовления и применения диодов.
реферат [712,9 K], добавлен 02.02.2012Принцип действия полупроводниковых диодов различного назначения. Прямое и обратное включение выпрямительного диода. Статическое и динамическое сопротивление. Исследования стабилитрона и светодиода. Стабилизация напряжений в цепях переменного тока.
лабораторная работа [230,6 K], добавлен 12.05.2016Изучение принципов работы жидкокристаллических дисплеев, плазменных панелей. Исследование характеристик полупроводниковых приборов и электронных устройств: полевых транзисторов, диодов, усилительных каскадов. Двоичные системы счисления в электронике.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 24.10.2015
