Все вопросы к тесту (html) Электротехника и электроника

Исходные данные:

Диод 1N3899.

Задача исследования:

Снять зависимость тока диода Iд от напряжения на нем Vд.

Исходные данные:

Диод 1N3900.

Задача исследования:

Снять зависимость тока диода Iд от напряжения на нем Vд.

Исходные данные:

Диод 1N3909.

Задача исследования:

Снять зависимость тока диода Iд от напряжения на нем Vд.

Исходные данные:

Диод 1N4148.

Задача исследования:

Снять зависимость тока диода Iд от напряжения на нем Vд.

Исходные данные:

Диод 1N4933.

Задача исследования:

Снять зависимость тока диода Iд от напряжения на нем Vд.

Полупроводниковый диод – полупроводниковый прибор, образованный одним электрическим переходом и двумя омическими контактами, к которым присоединяются два вывода (анод и катод).

Вольтамперная характеристика (ВАХ) диода может быть получена путем измерения напряжения на диоде при протекании различных токов за счет изменения тока источника тока или за счет изменения напряжения источника питания. Обычно величина, пропорциональная току через диод откладывается по вертикальной оси, а напряжение – по горизонтальной.

Отношение напряжения на диоде к току через него называется статическим сопротивлением

.

Динамическое (дифференциальное) сопротивление определяется соотношением

.

Значение динамического сопротивления зависит от постоянной составляющей тока диода - тока смещения Iпс, определяющего рабочую точку на характеристике. Динамическое сопротивление диода можно определить по наклону касательной к графику прямой ветви ВАХ, проведенной в точке графика со значением тока равным Iпс.

При малых вариациях тока приращение абсциссы касательной приближенно совпадает с приращением самой характеристики и динамическое сопротивление при постоянном смещении тока Iпс приближенно можно определить из соотношения

Малые значения сопротивления диода соответствуют прямому подключению.

Схема исследования прямой ветви ВАХ диода представлена на рис. 1.

Рис. 1. Схема исследования вольтамперной характеристики диода

Схема на рис. 1 состоит из источника тока I1, исследуемого диода VD1. Напряжение на диоде снимается в контрольной точке А.

Исходные данные:

· Диод 1N4001.

Задача исследования:

· Снять зависимость тока диода Iд от напряжения на нем Vд.

· Определить динамическое сопротивление диода при токе смещения I пс =0.2A.

· Определить статическое сопротивление диода при токе смещения I пс =0.2A.

Построение схемы исследования прямой ветви ВАХ диода

1. Запустите при помощи ярлыка на рабочем столе Windows программу Micro-Cap.

2. Перетащите со второй строки панели программы Micro-Сар изображение заземления и источника тока (Current Source) . В открывшемся окне настройки источника тока перейдите на вкладку None и установите параметры источника тока в окнах Show, DC (величина тока 0.001 А = 1 мА), AC magnitude, AC Phase, согласно рис. 2.

Рис. 2 Диалоговое окно настройки параметров источника тока

Нажмите на кнопку ОК, а затем на клавишу Esc клавиатуры.

Примечание. При необходимости разворота элемента на 90 град, выделите его, щелкнув по нему мышкой, и нажмите на кнопку панели управления.

3. Перетащите со второй строки панели программы Micro-Сар изображение полупроводникового диода и в открывшемся диалоговом окне в правом окошечке найдите и выделите мышкой модель диода 1N4001 (см. рис.3)

Рис. 3.

Диалоговое окно примет вид, представленный на рис. 4.

Рис. 4. Диалоговое окно настройки параметров диода

Нажмите на кнопку ОК, а затем на клавишу Esc клавиатуры. Разверните элемент на 180 град.

4. Расположите методом буксировки пиктограммы элементов так, как показано на рис.1 и соедините элементы согласно рис. 1. Нажмите на клавишу Esc клавиатуры.

5. Щелкните по кнопке , а затем в рабочем окне. В открывшемся окне ввода текста на вкладке Text введите обозначение клеммы А. Нажмите на кнопку ОК, а затем на клавишу Esc клавиатуры и поместите контрольную точку А на проводник, так как показано на рис.1.

6. В строке меню выберите Analysis, а в раскрывающемся списке DC… . В появившемся диалоговом окне проводится настройка режима моделирования.

7. В строке Variable 1 в окне Name введите имя источника тока - I1, убедитесь, чтобы в поле Range было введено 2,0,.005 (см. рис.5) . Значения в поле Range определяют диапазон изменения тока при построении ВАХ, в данном случае величина тока будет изменяться в пределах от 2А до 0 с шагом 0.005А).

Рис. 5. Диалоговое окно настройки параметров моделирования

8. Установите галочку в окошке напротив Auto Scale Range. В нижних окошках запишите имена переменных, соответствующие осям графика ВАХ (Ось Х – напряжение на диоде в контрольной точке А, ось Y – ток, проходящий через диод), согласно рис.5.

Получение прямой ветви ВАХ диода

9. Запустите процесс моделирования (кнопка Run) и получите ВАХ полупроводникового диода.

Рис. 6. Вольтамперная характеристика полупроводникового диода 1N4001

Определение динамического и статического сопротивления диода

(ток смещения I пс =0.2A)

10. На панели инструментов утопите кнопку GoToY на вкладке Value введите значение тока 0.2 (I пс =0.2A), нажмите на кнопку Left, в результате в информационном окошке с текущим значением тока на желтом фоне, появится значение напряжения – 805.621мВ»0.81В. Закройте окно GoToY.

Статическое сопротивление при токе смещения Iпс =0.2A

==4.05 Ом или с точностью до целого числа 4 Ом.

11. Щелкните правой кнопкой мышки на информационное окошко, расположенное справа, а затем на панели инструментов утопите кнопку GoToY на вкладке Value введите значение тока 0.25 (I пс +0.05= 0.2+0.05=0.25A) нажмите на кнопку Right, в результате в информационном окошке с текущим значением тока на желтом фоне, появится значение напряжения – 820.478 мВ»0.82В. Закройте окно GoToY.

Динамическое сопротивление при постоянном смещении тока Iпс=0.2A приближенно определяется из соотношения

0.2 Ом.

12. Закройте окно DC Analysis.

Тема:

Исследование полупроводникового диода

Используемые программы:

Micro-Cap 9.0

Схема исследования входной ВАХ транзистора, представлена на рис. 1.

Рис. 1. Схема исследования входной ВАХ транзистора

Схема на рис. 1 состоит из источника тока I1, батареи V1 и исследуемого транзистора VT1.

Исходные данные:

· Биполярный транзистор 2N3904.

Задача исследования:

· Снять зависимость IБ=f(UБЭ).

· Определить статический коэффициент передачи тока .

Построение схемы исследования входной ВАХ транзистора

1. Запустите при помощи ярлыка на рабочем столе Windows программу Micro-Cap.

2. Перетащите со второй строки панели программы Micro-Сар изображение заземления и источника тока (Current Source) . В открывшемся окне настройки источника тока перейдите на вкладку None и установите параметры источника тока в окнах Show, DC (величина тока 0.001 А = 1 мА), AC magnitude, AC Phase, согласно рис. 2.

Рис. 2. Окно настройки источника тока I1

Нажмите на кнопку ОК, а затем на клавишу Esc клавиатуры.

Примечание. При необходимости разворота элемента на 90 град, выделите его, щелкнув по нему мышкой, и нажмите на кнопку панели управления.

3. Перетащите со второй строки панели программы Micro-Сар изображение батареи V1 . В диалоговом окне Рис. 3. выберите выберите вторую строку Value и в окошечке введите напряжение батареи - 5, а напротив Show щелчком мышки установить галочку. Нажатием на кнопку ОК завершите настройку параметров батареи.

4. Перетащите со второй строки панели программы Micro-Сар изображение транзистора и в открывшемся диалоговом окне выберите строчку Part и в окошке Value введите имя транзистора - VT1. Затем в правом окошечке найдите и выделите мышкой модель диода 1N4001 (см. рис.3)

Рис. 3.

Диалоговое окно примет вид, представленный на рис. 4.

Рис. 4. Диалоговое окно настройки параметров транзистора

Нажмите на кнопку ОК, а затем на клавишу Esc клавиатуры.

Построение входной ВАХ транзистора

5. В строке меню выберите Analysis, а в раскрывающемся списке DC… . В появившемся диалоговом окне проводится настройка режима моделирования. В строках Variable 1 и Variable 2 в окне Method выберите Linear, а в окне Name соответственно введите имя источника тока - I1 и батареи – E1. Убедитесь, чтобы в поле Range строки Variable 1 было введено 1,0,.00005 (см. рис.5), а в поле Range строки Variable 2 было введено 5,1,1. Значения в поле Range определяют диапазон изменения тока при построении ВАХ, в данном случае величина тока будет изменяться в пределах от 0 до 1 А с шагом 0.00005 А, а напряжение источника V1 изменяется от 1В до 5 В с шагом 1 В.

Рис. 5. Окно настройки режима DC Analysis

На рис. 5 IB(VT1) – команда вывода тока базы, а VBE(VT1) - команда вывода напряжения база – эмиттер.

6. Установите галочку в окошке напротив Auto Scale Range. В нижних окошках запишите имена переменных, соответствующие осям графика ВАХ, согласно рис.5. По оси Х ВАХ откладывается напряжение база – эмиттер транзистора VT1 (VBE(VT1)). По оси Y откладывается ток базы IB транзистора VT1 (IB(VT1)). По оси Х ВАХ будет откладываться напряжение база – эмиттер транзистора VT1 (VBE(VT1)). По оси Y откладываеться ток базы IB транзистора VT1 (IB(VT1)).

7. Запустите процесс моделирования (кнопка Run). В результате моделирования получите семейство входных ВАХ транзистора 2N3904.

Рис. 6. Семейство входных ВАХ транзистора 2N3904

8. Для вычисления cтатического коэффициента передачи тока β нажмите на клавиатуре кнопку F3 и на верхней панели оболочки программы Micro-Cap утопите кнопку "Токи в ветвях цепи" (Currents) . В результате получите схему исследования входной ВАХ транзистора с указанием токов в ветвях для предельных значений V1=5В, I1=1А (указанных в поле Range строк Variable 1 и Variable 2 окна настройки рис. 5) (рис. 7).

Рис. 7. Схема исследования входной ВАХ транзистора с указанием токов в ветвях

Примечание. Токи в ветвях схемы вычисляются при выполнении режима DC Analysis. Поэтому получить их значения можно только после построения входной ВАХ транзистора.

Т.о. для V1=UКЭ =5В, I1=IБ=1А получены следующие значения:

IК=2.246 А;

IЭ=3.246 А.

9. Вычислите статический коэффициент передачи тока по формуле

или с точностью до одного знака после запятой =2.3.

10. Закройте окно DC Analysis.

Задача исследования:

· Снять зависимость IК=f(UКЭ).

Семейство выходных ВАХ снимается при нескольких фиксированных значениях тока базы IБ путем изменения тока коллектора и измерения UКЭ. Исследование семейства ВАХ транзистора проведем с помощью схемы, представленной на рис. 1.

11. В строке меню выберите Analysis, а в раскрывающемся списке DC… . В появившемся диалоговом окне проводится настройка режима моделирования. Диалоговое окно DC Analysis Limits настраивается согласно рис. 8.

Рис. 8. Окно настройки режима DC Analysis

Напряжение источника V1 изменяется от 1 В до 10 В с шагом 0.001 В. Ток источника I1 изменяется в пределах от 0.2 А до 1 А с шагом 0.02 А.. По оси Х ВАХ откладывается напряжение коллектор - эмиттер транзистора VT1 (VCE(VT1)). По оси Y откладывается ток коллектора IC транзистора VT1 (IC(VT1)). После окончания настройки нажмите кнопку Run. Семейство выходных ВАХ транзистора 2N3904 представлено на рис. 9.

Рис. 9. Выходные ВАХ транзистора 2N3904

12. Для получения схемы исследования выходной ВАХ транзистора с указанием токов в ветвях для предельных значений V1=UКЭ=10В, I1=IБ=1А (указанных в поле Range строк Variable 1 и Variable 2 окна настройки рис. 8) нажмите на клавиатуре кнопку F3 и на верхней панели оболочки программы Micro-Cap утопите кнопку "Токи в ветвях цепи" (Currents) . В результате получите схему исследования выходной ВАХ транзистора с указанием токов в ветвях (рис. 10).

Рис. 10. Схема исследования выходной ВАХ транзистора с указанием токов в ветвях

Т.о. для UКЭ =10В, I1=IБ=1А получены следующие значения:

IК=3.018 А;

IЭ=4.018 А.

13. Закройте окно DC Analysis.

Биполярный транзистор – полупроводниковый пробор с двумя взаимодействующими электрическими переходами и тремя выводами. Биполярный транзистор обладает усилительными свойствами, обусловленными явлениями инжекции и экстракции неосновных носителей заряда. Схема включения транзистора – схема включения, обусловленная выбором одного из выводов транзистора общим для входной и выходной цепей. Различают три схемы включения биполярных транзисторов: с общей базой, с общим эмиттером и с общим коллектором.

Входные и выходные характеристики транзисторов используются для расчета цепей смещения и стабилизации, расчета режимов отсечки и насыщения.

Семейство входных вольтамперных характеристик (ВАХ) представляет собой зависимость тока базы IБ от напряжения база-эмиттер UБЭ при различных значениях напряжения на коллекторе UКЭ: IБ =f(UБЭ).

Статический коэффициент передачи тока определяется как отношение тока коллектора к току базы

= IК/ IБ (1)

Семейство выходных ВАХ представляет собой зависимость тока коллектора IК от напряжения UКЭ при различных значениях тока базы IБ: IК=f(IБ, UКЭ).

Исходные данные:

Транзистор 2N3252.

Задача исследования:

- Снять зависимость входной ВАХ транзистора в схеме с общим эмиттером.

- Снять зависимость выходной ВАХ транзистора в схеме с общим эмиттером.

Рис. 11. Схема исследования ВАХ транзистора

Определить статический коэффициент передачи тока

с точностью до двух знаков после запятой

Исходные данные:

Транзистор 2N3501.

Задача исследования:

- Снять зависимость входной ВАХ транзистора в схеме с общим эмиттером.

- Снять зависимость выходной ВАХ транзистора в схеме с общим эмиттером.

Рис. 11. Схема исследования ВАХ транзистора

Определить статический коэффициент передачи тока

с точностью до одного знака после запятой

Исходные данные:

Транзистор 2N3506.

Задача исследования:

- Снять зависимость входной ВАХ транзистора в схеме с общим эмиттером.

- Снять зависимость выходной ВАХ транзистора в схеме с общим эмиттером.

Рис. 11. Схема исследования ВАХ транзистора

Определить статический коэффициент передачи тока

с точностью до двух знаков после запятой

Исходные данные:

Транзистор 2N3725.

Задача исследования:

- Снять зависимость входной ВАХ транзистора в схеме с общим эмиттером.

- Снять зависимость выходной ВАХ транзистора в схеме с общим эмиттером.

Рис. 11. Схема исследования ВАХ транзистора

Определить статический коэффициент передачи тока

с точностью до одного знака после запятой

Исходные данные:

Транзистор 2N3946.

Задача исследования:

- Снять зависимость входной ВАХ транзистора в схеме с общим эмиттером.

- Снять зависимость выходной ВАХ транзистора в схеме с общим эмиттером.

Рис. 11. Схема исследования ВАХ транзистора

Определить статический коэффициент передачи тока

с точностью до одного знака после запятой

Тема:

Исследование биполярного транзистора

Используемые программы:

Micro-Cap 9.0