Помощь с лабораторной работой по «Электронные компоненты инфокоммуникационных систем», ПВГУС

Лабораторная работа № 2 Исследование полупроводниковых диодов Задание на лабораторную работу. Эксперимент 1. Измерение напряжения и тока через диод. Построить схему по рис. 2.1 и включить. Мультиметр покажет напряжение на диоде Unp при прямом смещении. Если перевернуть диод и запустить схему, то мультиметр покажет напряжение на диоде Uoб при обратном смещении. Запишите показания в раздел «Результаты экспериментов». Вычислите ток диода при прямом и обратном смещении по формулам (2.1) и (2.2). Эксперимент 2. Измерение тока. Построить схему по рис. 2.2 и включить. Мультиметр покажет ток диода Inp при прямом смещении. Переверните диод и снова запустите схему. Мультиметр покажет ток Iоб диода при обратном смещении. Запишите показания в раздел «Результаты экспериментов». Эксперимент 3. Измерение статического сопротивления диода. Измерьте сопротивление диода при прямом и обратном подключении, используя мультиметр в режиме омметра. Малые значения сопротивления соответствуют прямому подключению. Эксперимент 4. Снятие вольтамперной характеристики диода. а) Прямая ветвь ВАХ. Построить схему по рис. 2.3 и включить. Последовательно устанавливая значения ЭДС источника равными 5В, 4В, 3В, 2В, 1В, 0.5В, 0В запишите значения напряжения Unp и тока Inp диода в таблицу а) раздела «Результаты экспериментов». б)    Обратная ветвь ВАХ. Переверните диод. Последовательно устанавливая значения ЭДС источника равными 0В, 5В, 10В, 15В. Запишите значения тока Iоб и напряжения Uoб в таблицу б) раздела «Результаты экспериментов». в)    По полученным данным постройте графики Inp=F(Unp) и Ioб=F(Uoб). г)    Постройте касательную к графику прямой ветви ВАХ при Inp = 4мА и оцените дифференциальное сопротивление диода по наклону касательной. Проделайте ту же процедуру для Inp = 0.4мА и Inp=0.2мА. Ответы запишите в раздел «Результаты экспериментов». д)    Аналогично пункту г) оцените дифференциальное сопротивление диода при обратном напряжении 5В и запишите экспериментальные данные в раздел «Результаты экспериментов». е)    Вычислите сопротивление диода на постоянном токе Inp=4мА по формуле R=Unp/Inp, занесите результат в раздел «Результаты экспериментов». ж)   Определите напряжение изгиба. Результаты занесите в раздел «Результаты экспериментов». Напряжение изгиба определяется из вольтамперной характеристики диода, смещенного в прямом направлении, для точки, где характеристика претерпевает резкий излом. Эксперимент 5. Получение ВАХ на экране осциллографа. Построить схему по рис. 2.4 и включить. На ВАХ, появившейся на экране осциллографа по горизонтальной оси считывается напряжение на диоде в милливольтах (канал А), а по вертикальной – ток в миллиамперах (канал В, 1 мВ соответствует 1 мА). Обратите внимание на изгиб ВАХ. Измерьте и запишите в раздел «Результаты экспериментов» величину напряжения изгиба. Эксперимент 6. Построение характеристики варикапа. Использовать схему емкостного делителя с диодом рис. 2.6 (Pics 04\4-4-3.са4). Изменяя напряжение U_c источника смещения в схеме и измеряя мультиметром напряжение U₀, с помощью формулы (2.3) найти зависимость барьерной емкости диода от напряжения U_c. Полученные значения свести в таблицу и построить график С_i = F(U_c). U_i – напряжение генератора, U_o – напряжение, снимаемое с мультиметра. б) Ознакомиться со схемой характериографа для получения ВАХ диода (Pics 04\4-7-4.ca4). Необходимо учитывать, что мультиметр измеряет эффективное значение напряжения, которое для синусоидального сигнала составляет 0,707 от амплитудного, 0,578 – для треугольного, 1 – для меандра. Эксперимент 7 Измерение напряжения и вычисление тока через стабилитрон. а) Постройте схему по рис. 2.8 (с9_021) и включите ее. Измерьте значение напряжения Ucm на стабилитроне при различных значениях ЭДС источника Е. б)    Вычислите ток Icm стабилитрона для каждого значения напряжения Ucm. Результаты вычислений занесите в таблицу 2.1. в)    По данным таблицы (2.1) постройте вольтамперную характеристику стабилитрона. г)     Оцените по вольтамперной характеристике стабилитрона напряжение стабилизации. д)    Вычислите мощность Рст, рассеиваемую на стабилитроне при ЭДС источника Е=20 В. е)     Измерьте наклон ВАХ в области стабилизации напряжения и оцените дифференциальное сопротивление стабилитрона в этой области. Эксперимент 8. Получение нагрузочной характеристики параметрического стабилизатора а)     Подключите резистор Rн =75 Ом параллельно стабилитрону. Значение ЭДС источника Е установите равным 20В. Включите схему. Запишите значение напряжения Ucm на стабилитроне. б)    Повторите пункт а) при коротком замыкании и при сопротивлениях резистора Rн — 100 Ом, 300 Ом, 600 Ом, 1 кОм. в)    Рассчитайте ток IR через резистор R, включенный последовательно с источником, ток Iн через резистор Rн, и ток стабилитрона Icm для каждого значения Rн. Эксперимент 9. Получение ВАХ стабилитрона на экране осциллографа. Постройте схему в соответствии с рис. Л.2.4. Включите схему. Отобразите в отчете полученную ВАХ стабилитрона и запишите экспериментально полученное значение напряжения стабилизации, на основании графика на экране осциллографа. Эксперимент 10. Построение нагрузочной прямой стабилитрона. На вольтамперной характеристике стабилитрона, полученной в результате эксперимента 1, построить нагрузочные прямые для следующих значений: а)    Е=20В; R=300 Ом; Rн =200 Ом; б)    Е =20В; R =300 Ом; Rн =1 Ом; в)    Е=35В; R=300 Ом; Rн =200 Ом. Для каждого случая определить рабочую точку. Эксперимент 11. Исследование входного и выходного напряжения однополупериодного выпрямителя. а)  Построить схему (рис. 2.11) и включить. На вход А осциллографа подается выходной сигнал, а на вход В – входной. Отобразите осциллограммы в разделе «Результаты экспериментов». Измерьте и запишите максимальные входные и выходные напряжения. б)  Измерьте период Т выходного напряжения по осциллограмме и запишите результат в раздел «Результаты экспериментов». Вычислите частоту выходного сигнала в)  Определите максимальное обратное напряжение Umax на диоде и запишите в раздел «Результаты экспериментов». г)  Вычислите коэффициент трансформации как отношение амплитуд напряжений на первичной и вторичной обмотках трансформатора в режиме, близком к холостому ходу. д) Вычислите среднее значение выходного напряжения Ud (постоянная составляющая). Результат запишите в раздел «Результаты экспериментов». Запишите постоянную составляющую напряжения на выходе, измеренную мультиметром. Эксперимент 12. Исследование входного и выходного напряжения двухполупериодного выпрямителя с отводом от средней точки трансформатора. а)  Построить схему (рис. 2.13) и включить. На вход А осциллографа подается выходной сигнал, а на вход В – входной. Измерьте и запишите максимальные входные и выходные напряжения. б)  Измерьте период Т по осциллограмме выходного напряжения и запишите результат в раздел «Результаты экспериментов». Вычислите частоту выходного сигнала. в)  По осциллограмме выходного напряжения, определите максимальное обратное напряжение Umax на диоде. г)  Вычислите среднее значение Ud выходного напряжения (постоянная составляющая).  Запишите постоянную составляющую напряжения на выходе, измеренную мультиметром. Эксперимент 13. Исследование входного и выходного напряжений мостового выпрямителя. а)  Построить схему (рис. 2.15) и включить. На вход А осциллографа подается выходной сигнал, а на вход В – входной. Измерьте максимальные входное и выходное напряжения. б)  Измерьте период Т по осциллограмме выходного напряжения и запишите результат в раздел «Результаты экспериментов». Зная период, вычислите частоту выходного сигнала. в)  Определите максимальное обратное напряжение Umax на диоде. г)  Вычислите коэффициент трансформации как отношение амплитуд напряжений на первичной и вторичной обмотке трансформатора в режиме, близком к холостому ходу. д) Вычислите среднее значение выходного напряжения Ud (постоянная составляющая). Запишите постоянную составляющую напряжения на выходе, измеренную мультиметром. Эксперимент 14. Исследования схемы стабилизации напряжения. Соберите самостоятельно схему параллельной стабилизации напряжения. В соответствии с ВАХ стабилитрона задайте пульсации напряжения с помощью источника переменного напряжения. Добейтесь стабилизации напряжения. Для сравнения соберите две схемы, со стабилитроном и без него. На каналы осциллографа подайте выходные напряжения обоих схем.