ЛУ3 ППЕ ИТИ 2021

-

 ЛУ 3: Ръчно изследване на диоди

I. Основни електрически понятия

1. Резисторът като пасивен преобразувател:
  • напрежение-ток и съпротивление-ток;
  • ток-напрежение и съпротивление-напрежение
2. “Pull-up” и “pull-down” резистор:
  • Идея (интуитивно обяснение на произхода на имената)
  • Приложения
3. Делител на напрежение:
  • "Изобретяване”:
    • от натоварен реален източник на напрежение
    • чрез каскадно свързване на преобразуватели напрежение-ток и съпротивление-ток
    • чрез последователно свързване на “pull-up” и “pull-down” резистори
  • Изследване:
    • Без товар (на празен ход)
    • С товар (резистори с различни стойности или няколко с еднаква стойност паралелно)
  • Разглеждане на желани приложения и нежелани проявления в електронните схеми
4. Потенциометър
  • "Изобретяване” чрез:
    •  вертикално слепване на два резистора
    • снемане на потенциална диаграма на съпротивителен проводник (експеримент на Ом)
  • Изследване:
    • Без товар (на празен ход)
    • С товар - резистор, комбинация от резистори
  • Изследване на необичайни потенциометри
    • Самоделни “потенциометри”, направени от графит на молив, рисувани с мек молив върху хартия, проводяща пяна (дунапрен), съпротивителен проводник, подсолена вода, човешкото тяло и др.
    • Изследване на потенциалния релеф на проводяща вода чрез сондите на волтметър.
    • Захранване на консуматори (лампа, светодиод, моторче, "пищялка" и др.) от напрежителния пад върху проводяща вода ("театрален реостат").
  • Пресъздаване на исторически експеримент от 19-ти век: Измерване на напрежение чрез компенсационен метод; разкриване на произхода на името "потенциометър".
5. Понятие за електрическа “маса” (опорен потенциал). Експерименти с “масата” избирана в различни точки на захранващия източник:
  • отрицателната шина (-12 V)
  • положителната шина (+12 V)
  • средата (+6 V)

II. Измисляне на опитната постановка

1. Как да се снеме ВАХ на диод – чрез идеален източник на напрежение/ток или чрез реален източник на напрежение? Разглеждаме характеристиката и разсъждаваме:
  • “Идеален” източник на напрежение – трудно се снема вертикалната част (в права посока), защото токът се променя стръмно и се получават малко точки

  • Реален източник на напрежение – компромисно решение за всички области; лесно за реализация (регулируем източник на напрежение + резистор)

  • Източник на ток – добре се снема вертикалната част и по-трудно хоризонталната, но тя не е толкова интересна в права посока. Най-простата реализация на източник на ток е постоянен източник на напрежение + регулируем резистор (реостат); по-сложната реализация е транзисторен източник на ток.

Научете повече от тези линове:
How do we investigate the IV curve of a forward biased diode - by a current, voltage or real source?
What is actually a "load line"... and can this concept be presented in a more attractive way to students?
What is a "generator line"... and how is it related to the "load line"?

2. Схема на опитната постановка. Използваме знанията от електрическите вериги, които разгледахме в началните части на миналото и сегашното упражнение. Необходими са ни общо три елемента, свързани последователно - регулируем източник на напрежение, ограничителен резистор и изследван диод:

III. Реализация на опитната постановка

1. Елементи на схемата:
  • Източникът на постоянно напрежение представлява стабилизиран токоизправител за 12V/1A (адаптор с импулсно захранване)
  • Резистор с “удобна” стойност 1 ком
  • Диоди: силициеви, германиеви, Шотки, светодиоди, ценерови
2. Измервателни уреди. Използват се цифрови мултиметри със специални сонди, които се включват директно в гнездата на експерименталната платка.

3. Снемане характеристиката на различни диоди (силициев, германиев, Шотки) при стайна температура и при по-висока температура. Първо се развърта потенциометъра от край до край за да се види къде има значителна промяна. След това се снемат достатъчно на брой точки за изчертаването на характеристиката.

Manual investigation of Si diode (видеоклип от лаб. 1217)

4. Оформяне на получените резултати. Двойките от измерени стойности на напрежението и тока се попълват в таблица. След това по тях се изчертават отделните точки и се съединяват с плавни криви за да се получи пълното графично изображение. Възможно е точките да се нанасят направо на листа хартия (за препоръчване милиметрова) или да се използва подходяща програма за това. Мащабите на координатните оси се избират в зависимост от диапазона на изменение на съответните величини.

5. Интерпретиране на получените резултати:

  • Сравнете получените характеристики на различните диоди (силициев, германиев, Шотки, маломощен, мощен) по отношение на напрежението в права посока, обратния ток и температурата.
  • Нанесете върху графиките и определете стойностите на работната точка, статичното и динамичното съпротивление.

6. Описване в протоколите (вижте образеца по-долу):


Comments

Post a Comment