Вход

методика проведения лабораторных работ по изучению полупроводниковых приборов в элективном курсе средней школы

Рекомендуемая категория для самостоятельной подготовки:
Реферат*
Код 157854
Дата создания 2008
Страниц 56
Источников 8
Мы сможем обработать ваш заказ 14 апреля в 12:00 [мск]
Файлы будут доступны для скачивания только после обработки заказа.
580руб.
КУПИТЬ

Содержание

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I. ТЕОРИЯ И ИСТОРИЯ ВОПРОССА
1. Обзор литературы и структура изучения материала
2. Основные понятия и расчетные формулы
3 Полупроводниковые диоды
4 Типы полупроводниковых диодов
ГЛАВА II. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА НА ТЕМУ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ДИОДЫ
1. Термины и обозначения
2. Задания на теоретические расчёты
3. Вопросы и упражнения для подготовки к работе
4. Задания на экспериментальные исследования и методические указания к ним
5. Вопросы для самоконтроля
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
ПРИЛОЖЕНИЕ 4
ПРИЛОЖЕНИЕ 5
ПРИЛОЖЕНИЕ 6
ПРИЛОЖЕНИЕ 7
ПРИЛОЖЕНИЕ 8
ПРИЛОЖЕНИЕ 9
ПРИЛОЖЕНИЕ 10
ПРИЛОЖЕНИЕ 11
ПРИЛОЖЕНИЕ 12
ПРИЛОЖЕНИЕ 13
ПРИЛОЖЕНИЕ 14
ПРИЛОЖЕНИЕ 15
ПРИЛОЖЕНИЕ 16
ПРИЛОЖЕНИЕ 17
ПРИЛОЖЕНИЕ 18
ПРИЛОЖЕНИЕ 18
ПРИЛОЖЕНИЕ 19
ПРИЛОЖЕНИЕ 20
ПРИЛОЖЕНИЕ 21
ПРИЛОЖЕНИЕ 22

Фрагмент работы для ознакомления

Последовательно устанавливая ЭДС источника равными 0 – 50 В, запишите значения тока Iобр и напряжения Uобр в табл.2.
1.3. По полученным данным постройте графики Iпр(Unp) и Iобр(Uобр).
1.4. Рассчитать дифференциальное сопротивление диода по графику прямой ветви ВАХ по формуле Rдиф= ∆U/∆I│Iпр=const, при Iпр = 8 мА. Проделайте ту же процедуру для Iпр = 4 мА, Iпр = 2 мА и Iпр =0.5 мА. Результаты расчетов запишите в отчет: Rдиф= ∆U/∆I│Iпр=8мА=__. Построить график зависимости Rдиф= f(Iпр).
1.5. Вычислите статическое сопротивление диода на постоянном токе по формуле Rcтат= U0/I0 при I0 = 8 мА и занесите результат в отчет.
1.6. Вычислить дифференциальное сопротивление диода при обратном напряжении 5, 10В и запишите результаты в отчет.
1.7. Исследовать статическую ВАХ диода на основе германия. Повторить пункты 1.1 – 1.6 для диода mbrd835. (1, с.48-87)
Задание 2. Снять статическую вольтамперную характеристику (ВАХ) диода используя осциллограф
Это наиболее быстрый и удобный способ исследования ВАХ, непосредственно наблюдая ее на экране осциллографа.
2.1. Собрать схему, приведенную на рис.3.3.
2.2. Получить на экране осциллографа изображение ВАХ. Для этого: на выходе генератора установить треугольный сигнал с амплитудой 10В, частотой 10Гц и скважностью 50% .
Осциллограф поставить в режим В/А. При таком подключении координата точки луча по горизонтальной оси осциллографа будет пропорциональна напряжению, подаваемому на А-вход, а по вертикальной – току через диод. Поскольку напряжение в вольтах на резисторе 1 Ом численно равно току через диод в амперах (I=U/R=U/1=U), по вертикальной оси можно непосредственно считывать значения тока. Это и позволит получить вольтамперную характеристику непосредственно на экране осциллографа. Таким образом, ток и напряжение в каждой точке ВАХ вычисляются из соотношений: I = Y Ky.канВ, U= X Ky.канА, где Y, X&nb – координата точки луча, в делениях шкалы осциллографа; Ky.канА, Ky.канВ – масштабные множители осциллографа по оси Y каналов А и В, причем в размерности множителя канала В Ky.канВ 1мВ соответствует 1мА.
Подобрать значения Ky.канА, Ky.канВ так, чтобы луч не выходил за пределы экрана, а изображение ВАХ было по возможности максимальным. Осевые линии на сетке экрана совпадают с осями ВАХ.
2.3. Снять статическую ВАХ диода в режиме большого сигнала, когда амплитуда сигнала превышает максимальное допустимое обратное напряжение т.е. Um>|Uобр.max|.
Установить на выходе генератора треугольный сигнал с амплитудой 40В, смещением –10В, частотой 1Гц и получить на экране осциллографа изображение ВАХ (рис.3.4.). (1, с.48-87)
Зарисовать в отчет статическую ВАХ с нанесением по осям координат масштабов соответствующих значениям токов и напряжений. Определить максимальное допустимое обратное напряжение (Uобр.max=__).
2.4. Снять статическую ВАХ диода на основе германия mbrd835 в режиме малого сигнала. Установить на выходе генератора треугольный сигнал с амплитудой 5В, смещением 0В, частотой 1Гц и получить на экране осциллографа изображение ВАХ (рис.3.5.).
Обратите внимание на изгиб ВАХ. Измерьте и запишите в отчет величину напряжения изгиба для диода на основе германия mbrd835 (Uизг.Ge=__ ). Напряжение изгиба определяется из вольтамперной характеристики диода, смещенного в прямом направлении, для точки, где характеристика претерпевает резкий излом.
Повторить задание для диода (рис.3.6) на основе кремния 1N914 (Uизг.Si=__).
2.5. Исследовать начальный участок обратной ветви ВАХ диодов на основе Ge и Si по схеме на рис.3.7. Установить на выходе генератора треугольный сигнал с амплитудой 5В, смещением 0В, частотой 1Гц и получить на экране осциллографа изображение ВАХ.
Измерить величины обратных токов (Iобр. Ge =__, Iобр. Si =__).
Задание 3. Исследовать статическую вах стабилитрона
3.1. Собрать схему (рис. 3.8.). Установить на выходе генератор треугольный сигнал с амплитудой 25В, смещением –10В, частотой 1Гц и получить на экране осциллографа изображение ВАХ
3.2. Зарисовать в отчет статическую ВАХ с нанесением по осям координат масштабов соответствующих значениям токов и напряжений. Показать на ВАХ рабочий участок и определить напряжение стабилизации (Uст=__). Для получения более детального изображения ВАХ на экране осциллограф перевести в режим увеличенного экрана –Expand.
3.3. Рассчитать дифференциальное сопротивление стабилитрона (Rдиф=__) на середине рабочего участка. (3. с.31-58)
Задание 4. Исследовать работу параметрического стабилизатора напряжения (рис.3.9.)
4.1. собрать схему для исследования параметрического стабилизатора напряжения (рис.3.10.).
4.2. Измерить напряжение V2 на выходе схемы и токи во всех ветвях A1, A2, A3 при различных сопротивлениях нагрузки Rn. Результаты измерений занести в таблицу 3.
4.3. Построить нагрузочную характеристику Uвых=F(Rn). Определить интервал значений сопротивлений Rn при которых схема успешно стабилизирует выходное напряжение. (3. с.31-58)
Задание 5. Исследовать работу выпрямителя
5.1. Собрать схему (рис.3.11)однополупериодного выпрямителя.
Зарисовать временные диаграммы:1. Входного напряжения; 2. Выходного напряжения; 3. Напряжения на диоде (как разницу входного и выходного).
Обьяснить процесс однополупериодного выпрямления.
5.2. Собрать схему (рис.3.12) двухполупериодного выпрямителя.
Зарисовать временные диаграммы:1. Входного напряжения; 2. Выходного напряжения.
Показать на схеме направления токов протекающие в положительный и отрицательный полупериоды через сопротивление нагрузки. (3. с.31-58)
4. Указания к отчёту
Отчет должен содержать:
название работы, ф.и.о. студента и номер группы;
схемы измерений;
таблицы экспериментальных данных и графики ВАХ диодов: кремниего, германиего, и отдельно стабилитрона.
5. Вопросы для самоконтроля
Как возникает р-n переход при идеальном контакте полупроводников с разным типом электропроводности. (4, с.418-428)
Нарисовать схему и объяснить способ снятия ВАХ диодов с помощью амперметра и вольтметра. (4, с.418-428)
Нарисовать схему и объяснить способ снятия ВАХ диодов с помощью осциллографа. (3, с.31-580
Объяснить работу р-n перехода при прямом и обратном включении. (4, с.418-428)
Чем отличаются ВАХ идеального р-n перехода и реального диода. (4, с.418-428)
Дать определение дифференциального сопротивления диода и объяснить графически способ его определения. (3, с.31-58)
Записать уравнение ВАХ выпрямительного диода, график ВАХ и его пояснение. (3, с.31-58)
Нарисовать ВАХ стабилитрона и определить рабочий участок ВАХ при стабилизации напряжения. (3, с.31-58)
Почему величина барьерной емкости зависит от приложенного напряжения? (3, с.31-58)
Какова физическая природа диффузионной емкости р-п перехода? (4, с.418-428)
Перечислить основные параметры диодов. (3, с.31-58)
Нарисовать схему и объяснить работу однополупериодного выпрямителя. (1, с.48-87)
Нарисовать схему и объяснить работу двухполупериодного выпрямителя. (1, с.48-87)
Объяснить работу параметрического стабилизатора постоянного напряжения. (1, с.48-87)
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Данный экспериментальный опыт используется при улучшении качества преобразования.
Выпрямителем называется устройство, преобразующее переменное напряжение в несинусоидальное постоянное (выпрямленное), а среднее значение (постоянная составляющая) этого напряжения пользуется потребителем постоянного тока. Одним из способов уменьшения пульсаций является применение фильтров выпрямленного напряжения. Дальнейшее улучшение качества преобразования может осуществляться в схеме стабилизатора напряжения и служит основой построения большинства источников питания, используемых в самых различных областях техники.
Основным элементом схем выпрямления является диод (вентиль). Диодом называется нелинейный элемент, обладающий весьма малым сопротивлением протеканию тока в прямом направлении по сравнению с обратным. В настоящее время наибольшее распространение получили полупроводниковые диоды. Их свойства определяются р-n-переходом - контактом двух областей полупроводникового материала с различными типами проводимости: электронной и дырочной.
SiC полупроводниковые приборы для силовой электроники представляет семейство карбид-кремниевых (SiC) диодов Шоттки (8) ZERO RECOVERY. У данных диодов полностью отсутствует эффект накопления заряда в n-области, за счет чего отсутствует эффект обратного восстановления. Номенклатура диодов включает в себя приборы с токами 10A и 20A при обратном напряжении (8) 300В; 1A, 4A, 6A, 10A и 20A при обратном напряжении 600В; 5A, 10A и 20A при обратном напряжении 1200В.
Применение SiC диодов Шоттки позволяет снизить потери в источниках электропитания до 30-40%, в корректорах коэффициента мощности - до 60%, а так же увеличить рабочие частоты преобразователей, снизив габариты и массу готовых изделий. Благодаря положительному температурному коэффициенту прямого падения напряжения, диоды можно включать параллельно без дополнительных токовыравнивающих цепей.
В процессе производства и эксплуатации бытовых видеомагнитофонов “Электроника ВМ-12” выяснилось, что одна из причин выхода их из строя - поломка блока “ТАЙМЕР” (Т) при (2, №12, 2006 г) воздействии разряда. При этом происходит сбой или погасание временного индикатора. Когда стали проверять установленные в блоке полупроводниковые устройства, обнаружились пробой переходов диодов, транзисторов и ИС, перегорание и испарение металлизации на кристалле, а также изменение электрических параметров. Встал вопрос, какой по величине потенциал приводит к параметрическим и катастрофическим отказам составляющих блока Т.
Блок Т выполнен на базе микроЭВМ (БИС типа КР1005ВИ1) и содержит еще 15 диодов, шесть транзисторов и одну гибридную ИС. Испытания осуществлялись разработчиками по программе, включающей воздействие на каждое изделие блока Т пяти разрядов как положительной, так и отрицательной полярности при различных значениях напряжения.
Потенциалы, при которых начинались заметные изменения вольтамперных характеристик (ВАХ), имеют значительно меньшие величины, чем потенциалы, приводящие к катастрофическим отказам приборов. Наиболее чувствительным к разряду элементом блока Т оказалась БИС типа КР1005ВИ1. Потенциалы статического заряда +500 В и -700 В относительно “земляного” вывода ИС способны приводить (2, №12, 2006 г) к существенному изменению ВАХ. Под действием разряда порядка 1000 В независимо от знака практически любой р-n-переход БИС может быть выведен из строя.
Анализ многократных воздействий разрядов показал, что схема, случается, успешно выдерживает одно или несколько воздействий разрядов и отказывает при следующем воздействии. Таким образом, для ИС данного типа опасность представляет не только однократное действие больших потенциалов, но и многократное – низких (2, №12, 2006 г).
Но не все компоненты блока Т столь нежны. Хотя характеристики элементов после воздействия отличаются от первоначальных, определилась группа устройств, наиболее устойчивых к воздействию ЭСР: стабилитроны Д814А, КС201Г, КС409А, диод КД522Б. Перечисленные приборы вывести из строя в процессе эксперимента не удалось вплоть до подачи потенциала величиной 12 кВ..
В принципе имеются три способа защиты полупроводниковых изделий от повреждения и помех при воздействии разрядов: вообще предупредить возникновение электростатического заряда, не допустить попадания заряда на устройства и увеличить стойкость аппаратуры и ее комплектующих к воздействию разряда.
ЛИТЕРАТУРА
Бочаров Л.Н. Электронные приборы. М: Энергия, 1979. с.48-87.
Горлов М.И. №12, 2006 г. Статическое электричество и полупроводниковая электроника
Жеребцов И.П. Основы электроники. Л.: Энергоатомиздат, 1990. с.31-58.
Каяцкас А.А. Основы радиоэлектроники. М.: Высшая школа, 1988, с.167-174, с.418-428.
Пасынков В.В., Чиркин Л.К. Полупроводниковые приборы. – М.: высшая школа, 1987, с. 7-9; 11-17; 20-23; 41-45; 76-80.
Степаненко И.П. Основы теории транзисторов и транзисторных схем. М.: Энергия, 1967.с.58-141.
Электронные приборы. Ред. Г.Г. Шишкин. – М: Энергоатомиздат, 1989, с. 12-13; 15-16; 18-27; 52- 71; 102-107
www.radiozip.ru
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
ПРИЛОЖЕНИЕ 4
ПРИЛОЖЕНИЕ 5
ПРИЛОЖЕНИЕ 6
ПРИЛОЖЕНИЕ 7
ПРИЛОЖЕНИЕ 8
ПРИЛОЖЕНИЕ 9
ПРИЛОЖЕНИЕ 10
ПРИЛОЖЕНИЕ 11
ПРИЛОЖЕНИЕ 12
ПРИЛОЖЕНИЕ 13
Табл.1
Iпр(mA) Uпр(В)               Табл.2
Iобр(мкА)               Uобр(В)
ПРИЛОЖЕНИЕ 14
ПРИЛОЖЕНИЕ 15
Рис.3.4.
ПРИЛОЖЕНИЕ 16
Рис.3.5.
ПРИЛОЖЕНИЕ 17
Рис.3.6.
ПРИЛОЖЕНИЕ 18
Рис.3.8.
ПРИЛОЖЕНИЕ 18
Рис.3.7.
ПРИЛОЖЕНИЕ 19
ПРИЛОЖЕНИЕ 20
Таблица 3.
Rn(кОм) ∞ 2 1 0,5 0,3 0,1 V2(B)             а1(мА)             А2(мА)             А3(мА)            
ПРИЛОЖЕНИЕ 21
Рис.3.11.
ПРИЛОЖЕНИЕ 22
Рис.3.12.

3

Список литературы [ всего 8]

1.Бочаров Л.Н. Электронные приборы. М: Энергия, 1979. с.48-87.
2.Горлов М.И. №12, 2006 г. Статическое электричество и полупроводниковая электроника
3.Жеребцов И.П. Основы электроники. Л.: Энергоатомиздат, 1990. с.31-58.
4.Каяцкас А.А. Основы радиоэлектроники. М.: Высшая школа, 1988, с.167-174, с.418-428.
5.Пасынков В.В., Чиркин Л.К. Полупроводниковые приборы. – М.: высшая школа, 1987, с. 7-9; 11-17; 20-23; 41-45; 76-80.
6.Степаненко И.П. Основы теории транзисторов и транзисторных схем. М.: Энергия, 1967.с.58-141.
7.Электронные приборы. Ред. Г.Г. Шишкин. – М: Энергоатомиздат, 1989, с. 12-13; 15-16; 18-27; 52- 71; 102-107
8.www.radiozip.ru

Пожалуйста, внимательно изучайте содержание и фрагменты работы. Деньги за приобретённые готовые работы по причине несоответствия данной работы вашим требованиям или её уникальности не возвращаются.
* Категория работы носит оценочный характер в соответствии с качественными и количественными параметрами предоставляемого материала. Данный материал ни целиком, ни любая из его частей не является готовым научным трудом, выпускной квалификационной работой, научным докладом или иной работой, предусмотренной государственной системой научной аттестации или необходимой для прохождения промежуточной или итоговой аттестации. Данный материал представляет собой субъективный результат обработки, структурирования и форматирования собранной его автором информации и предназначен, прежде всего, для использования в качестве источника для самостоятельной подготовки работы указанной тематики.
© Рефератбанк, 2002 - 2021