Ім'я файлу: КЭ_Лаб_1_Сокил_AT-191.docx
Розширення: docx
Розмір: 314кб.
Дата: 29.03.2021
скачати
Пов'язані файли:
Эссе 7 История Украины.docx
Розширення: docx
Розмір: 314кб.
Дата: 29.03.2021
скачати
Пов'язані файли:
Эссе 7 История Украины.docx
Министерство образования и науки Украины
Одесский национальный политехнический университет
Институт компьютерных систем
Кафедра компьютеризированных систем управления
Лабораторная работа №1
по курсу «Компьютерная электроника»
Тема: ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ВЫПРЯМИТЕЛЬНЫХ ДИОДОВ
Выполнил:
студент группы АТ-191
Сокил М. И.
Проверил:
Бекиров В. Ю.
Одесса 2021
Цель работы: ознакомление с основными параметрами и характеристиками полупроводниковых выпрямительных диодов.
Введение
Разработка любого электронного устройства сопровождается физическим и математическим моделированием. Физическое моделирование связано с большими материальными затратами, поскольку требуется изготовление макетов и их трудоемкое исследование. Часто физическое моделирование просто невозможно из-за чрезвычайной сложности устройства, например, при разработке больших и сверхбольших интегральных микросхем. В этом случае прибегают к математическому моделированию с использованием методов и средств вычислительной техники. Существуют пакеты программ различного уровня сложности, например, известный пакет Р-САD, содержащий блок логического моделирования цифровых устройств или система DesignLab. Однако для начинающих они представляют значительные трудности в освоении. Как показал анализ состояния программного обеспечения схемотехнического моделирования, на этапе начального освоения методов автоматизированного проектирования и на этапах проведения поисковоисследовательских работ целесообразно рассмотреть возможность использования следующих программ: Мicro-Сар V; DesignLab 8.0; Ар1аg 7. 0; System View1. 9, а также, рассмотренную ниже программу Е1есtronics Workbench (EWB), разработанную фирмой Interactive Image Technologies (Канада). Пакет предназначен для схемотехнического моделирования аналоговых и цифровых электронных устройств различного назначения, представленных большим количеством практических схем. Особенностью программы является наличие контрольно-измерительных приборов, по внешнему виду и характеристикам приближенных к их промышленным аналогам. Программа позволяет достаточно оперативно подготавливать электрические схемы аналоговых, цифровых или смешанных аналого-цифровых устройств и проводить их моделирование с получением результатов в виде осциллограмм сигналов и графиков частотных характеристик; возможно получение точных отсчетов с помощью вертикальных визирных линий. Она также позволяет контролировать режим по постоянному току в выбранных точках схемы. Диоды, предназначенные для преобразования переменного тока в постоянный, к быстродействию, емкости p-nперехода и стабильности параметров которых обычно не предъявляют специальных требований, называют выпрямительными. В качестве выпрямительных диодов используют сплавные эпитаксиальные и диффузионные диоды, выполненные на основе несимметричных p-n-переходов. В выпрямительных диодах применяются также и p-n-переходы, использование которых позволяет снизить напряженность электрического поля в p-n-переходе и повысить значение обратного напряжения, при котором начинается пробой. Для этой же цели иногда используют р+ -р- или п+ -n-переходы. Для их получения методом эпитаксии на поверхности исходного полупроводника наращивают тонкую высокоомную пленку. На ней методом вплавления или диффузии создают p-n-переходы, в результате чего получается структура р + -р-п или п + -п-ртипа. В таких диодах успешно разрешаются противоречивые требования, состоящие в том, что, во-первых, для получения малых обратных токов, малого падения напряжения в открытом состоянии и температурной стабильности характеристик необходимо применять материал с возможно малым удельным сопротивлением; во-вторых, для получения высокого напряжения пробоя и малой емкости p-n-перехода необходимо применять полупроводник с высоким удельным сопротивлением. Полупроводниковым диодом называют полупроводниковый прибор с одним электрическим p-n-переходом и двумя выводами. В зависимости от технологических процессов, использованных при их изготовлении, различают точечные диоды, сплавные и микросплавные, с диффузионной базой, эпитаксиальные и др.
Рис. 1.1 Модель диода 1N5406
Рис. 1.2
U = 782.923m = 0.78 B
I = 80.321m = 0.08 A
R = U / I = 9.75 Ом
U1 = 0.86 B, U2 = 0.83 B
I1 = 0.064 A, I1 = 0.048 A
R = ΔU /Δ I = 1.88 Ом
| Диод | Пиковое обратное напряжение (Breakdown Voltage) | Средний прямой ток (Average rectified current) | Падение напряжения (Voltage drop) |
| 1N5406N | 600 | 3.0 | 0.8 |
Таблица 1.
Рис. 2.1 Схема
Рис. 2.2
Однополупериодичная схема
Рис. 3.1 Схема
Рис. 3.2 Частота 100Hz. Стабильнная частота.
Рис. 3.3 Частота 200Hz. Стабильнная частота.
Рис. 3.4 Частота 300Hz. Стабильнная частота.
Рис. 3.5 Частота 400Hz. Стабильнная частота.
Рис. 3.6 Частота 500Hz. Стабильнная частота.
Рис. 3.7 Частота 1kHz. Частота пробоя диода.
Рис. 3.8 Частота 2kHz. Частота пробоя диода.
Рис. 3.9 Частота 2.5kHz. Частота пробоя диода.
Рис. 3.10 Частота 2.5kHz. Частота пробоя диода.
Рис. 3.11 Частота 2.5kHz. Частота пробоя диода.
Однополупериодная схема с конденсатором
Рис. 4 Схема
С =
С =
C = 22 *
(микрофарад)
Рис. 4.2
Двухполупериодная схема
Рис. 5.1 Схема
Рис. 5.2
Диодный мост
Рис. 6 Схема
ВЫВОД
Подводя итог, в ходе лабораторной работы были освоен материал связанный с инструментами построения схем и доскональной проверки их работоспособности. Для проведения эксперимента был задействован диод. В нашем случае это - 1N5406. Для первой схемы была использован диод и батарейка, последовательно соединенная и резистор с сопротивлением 100 Ом. Проверка была проведена в пункте Direct Current, так на схему подавался постоянный ток. За основу для исследований была взята график массива кривых по схеме (рис. 1.1). Получив необходимые данные напряжения (U) и силы тока (I) из графика при наиболее комфортной температуре диода в 20 C. Далее было создание таблица и заполнением ее данными о характеристиках диода. Далее надо было найти пиковое обратное напряжение, были изменены полюса батареи. Изменяем напряжение оной на пиковое и смотрим на данные полученные из графика. Полученные данные подтверждают, что установленное напряжение действительно является максимальным для исходного диода вследствие чего мы получаем событие которое впоследствии, будет именоваться пробое. Следующий шаг, в эксперименте это взаимодействии с однополупериодной схемой в которой в качестве ключевого звена используется заданный заданием диод. Для данного этапа эксперимента в схеме задействован “генератор синусоидальных сигналов” который подает в цепь переменный ток, для того чтобы выявить падение напряжения. Устанавливаем значение генератора переменного синусоидального сигнала на «GENERAL» и частоту на 100Hz (рис. 3.2). Далее увеличиваем частоту на ту которой произойдет пробитие диода. Для достижение необходимого эффекта частоту постоянно увеличивали на 100Hz и более герц (рис. 3.2 – рис. 3.6). Следующий этап составление однополупериодной схемы с конденсатором. Обьем конденсатора был вычислен по соответствующей формуле. Согласно расчету было выбрано значение в (32u). Заключительный этап это двухполупериодная схема с двумя генераторами и двумя диодами. см. Рис. 5.1 - 5.2.