Три лабы 01.11.19. Индексами f и r обозначаются прямое и обратное направления токов и напряжений диода

Выпрямительный полупроводниковый диод представляет собой двухэлектродный электронный прибор на основе электронно-дырочного перехода в кристалле полупроводника (рис. 1.1) и предназначен для преобразования переменного тока в пульсирующий ток одной полярности.
Рис. 1.1. Полупроводниковый диод и его условное обозначение

Вольт-амперная характеристика (ВАХ) диода вследствие этого является резко несимметричной, и ее типичный вид представлен на рис. 1.2.

Индексами F и R обозначаются прямое и обратное направления токов и напряжений диода.

При анализе электрических цепей, содержащих диоды, нелинейные ВАХ последних во многих случаях заменяют отрезками прямых, т.е. проводят кусочно-линейную аппроксимацию ВАХ. На рис. 1.2 прямая ветвь ВАХ диода аппроксимирована отрезками ОМ и МN. Отрезок MN проходит через точкиК иL ВАХ, которые определяются по значению максимального прямого тока диода I
Обратная ветвь ВАХ диода заменяется отрезками прямых линий OQ и QV. Отрезок OQ выходит из начала координат и проходит через точку P, положение которой на ВАХ диода определяется наибольшим обратным напряжением U
Рис. 1.2. ВАХ диода
Кусочно-линейной аппроксимации ВАХ диода соответствует эквивалентная схема, представленная на рис. 1.3.
Рис. 1.3. Эквивалентная линейная схема диода
Идеальные вентили VD
rИдеальные ЭДС на эквивалентной схеме равны соответственно пороговому напряжению и напряжению пробоя диода. Такая эквивалентная схема позволяет существенно упростить анализ цепей при наличии выпрямительных диодов, сохраняя приемлемую точность расчётов.

1. Собрать схему экспериментальной установки по рис. 1.4.


Рис. 1.4. Схема измерения ВАХ диода

Вольтметр V1 измеряет напряжение на диоде, а амперметр А1 показывает ток диода. Вольтметр V2 является вспомогательным и его показания (напряжение источника «RegU100B») записывать не требуется.

Переключатели S1.1 и S1.2 переключаются одновременно нажатием на клавишу «Пробел» (Space). Переключатель S1.1 в левом положении подключает к диоду источник прямого напряжения, а в правом положении подключает к диоду источник обратного напряжения. Переключатель S1.2 подключает вольтметр V1 непосредственно к диоду при измерении малых прямых напряжений для исключения погрешности за счёт падения напряжения на амперметре А1. При измерении малых обратных токов диода этот переключатель подключает амперметр А1 непосредственно к диоду для исключения погрешности за счёт утечка тока через вольтметр V1.

Резистор R1 в схеме предназначен для ограничения обратного тока диода при высоких обратных напряжениях. Модель диода VD выбирается по указанию преподавателя.

2. Измерить напряжения и токи диода для прямой ветви его ВАХ. Для этого включить режим моделирования и перевести переключатель S1.1 в левое по схеме положение. Регулируя прямое напряжение нажатием на клавишу «Y» или «Shift + Y» записать показания приборов в табл. 1.1.

Таблица 1.1

Прямая ветвь ВАХ полупроводникового диода
U0
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
I


















3. Измерить напряжения и токи диода для обратной ветви его ВАХ. Для этого перевести переключатель S1.1 в правое по схеме положение. Регулируя обратное напряжение нажатием на клавишу «U» или «Shift + U» записать показания приборов в табл. 1.2.

Таблица 1.2

Обратная ветвь ВАХ полупроводникового диода
U0














UI


















Всего провести 8-10 измерений, ограничившись напряжением, близким к напряжению пробоя диода U
4. Построить ВАХ диода по результатам эксперимента, определить по ней основные параметры диода. На этом же графике выполнить кусочно-линейную аппроксимацию ВАХ и определить параметры линейной эквивалентной схемы диода. Начертить эквивалентную схему диода, на которой указать численные значения параметров элементов схемы. Ток I

Цель работы: исследование работы выпрямителей однофазного синусоидального тока с ёмкостным фильтром, построение внешних характеристик, определение коэффициента пульсаций.
3.1. Основные теоретические положения
Для преобразования переменного тока, изменяющего своё направление, в постоянный (пульсирующий) ток одного направления используется свойство p-n перехода диода пропускать ток практически только в одном направлении.

При подключении переменного импульсного напряжения (рис. 3.1) в прямом направлении через диод протекает ток, напряжение на сопротивлении нагрузки а) б)


Рис. 3.1. Схема (а) и временная диаграмма (б) работы однополупериодного выпрямителя
При включении диода в цепь источника переменного напряжения ток через диод проходит только в течение половины периода, когда синусоидально изменяющееся напряжение приложено к диоду в прямом направлении. Такое выпрямление тока называется однополупериодным выпрямлением.

Среднее значение выходного напряжения
Мостовая схема (рис. 3.2) обеспечивает прохождение тока через нагрузку на протяжении всего периода переменного напряжения генератора или двухполупериодное выпрямление.

При подключении моста к импульсному источнику ток при одной полярности протекает через диод D4, нагрузку и диод D1. При изменении полярности импульсного источника путь тока изменяется: через диод D3, нагрузку и диод D2. При подключении моста к источнику переменного напряжения ток через нагрузку протекает при любой полярности этого напряжения.
а) б)


Рис. 3.2. Схема (а) и временная диаграмма (б) работы двухполупериодного

(мостового) выпрямителя
Среднее значение выходного напряжения
Ни одна из схем выпрямления не обеспечивает коэффициента пульсации, необходимого для нормальной работы большинства электронных приборов. Поэтому большинство выпрямителей работает с ёмкостными фильтрами.

Фильтры строятся на основе активных и реактивных элементов электрической цепи. Простой ёмкостной фильтр представляет собой конденсатор, включённый параллельно нагрузке (рис. 3.1 и 3.2). При включении схемы под напряжение в течении первой четверти периода (0 – 1/4Т) конденсатор заряжается до напряжения
Для получения больших коэффициентов сглаживания и уменьшения ёмкости
Если включить на выход любого из выпрямителей, рассмотренных в разделах 1 и 2, конденсатор, то переменная составляющая выходного напряжения будет ослаблена.

Среднее значение выходного напряжения
Для оценки качества фильтра обычно используют коэффициент пульсаций 3.2. Порядок выполнения работы



Таблица 3.1

Цель работы: исследование

Тиристором называется полупроводниковый прибор с тремя или более электронно-дырочными переходами, предназначенный для переключения тока в электрической цепи. Структура тиристора и схема включения в электрическую цепь представлены на рис. 7.1.

Рис. 7.1. Тиристор и схема его включения
При трёх электродах у тиристора он называется триодным или тринистором, а при двух электродах (без управляющего электрода) – диодным или динистором. Если к аноду тиристора подключить положительный полюс источника анодного напряжения U
Поскольку переход П2 смещён в обратном направлении, то участок 0-1 ВАХ тиристора соответствует обратной ветви ВАХ электронно-дырочного перехода. Тиристор при этом обладает высоким сопротивлением, почти не проводит ток, т.е. находится в выключенном состоянии. Увеличение U
Рис. 7.2. Вольт-амперная характеристика тиристора при IПри некотором анодном напряжении переключения U
Поскольку численные значения токов и напряжений на разных участках ВАХ тиристора могут сильно различаться, их строят в разных масштабах на одном графике. На рис. 7.2 участок 0-1 соответствует верхней шкале напряжений (вольты) и левой шкале токов (миллиамперы или микроамперы), а участок 3-4 соответствует нижней шкале напряжений (милливольты) и правой шкале токов (амперы).

При смене полярности приложенного к тиристору напряжения его переходы П1 и П3 будут смещены в обратном направлении. Такое включение называется обратным. Обратная ветвь ВАХ тиристора повторяет обратную ветвь ВАХ электронно-дырочного перехода и здесь не рассматривается.

При подключении к управляющему электроду (ключ S на рис. 7.1 замкнут) источника электроэнергии ток управляющего электрода IРис. 7.3. Семейство ВАХ тиристора при различных токах управления
В цепи переменного тока тиристор можно открыть в интервал времени, когда напряжение на его аноде положительно. После окончания положительной полуволны переменного напряжения анодный ток уменьшитсяниже тока удержанияи тиристор закроется. При фазовом способе управления тиристоромдля его включения на управляющий электродподают управляющие импульсы, формируемые специальным устройством.

В зависимости от момента подачи управляющего импульса при положительной полуволне анодного напряжения тиристор находится в открытом состоянии различные интервалы времени. При увеличении «угла открытия» - смещении управляющего импульса вправо, переданная мощность уменьшается.Действующее значение напряжения на нагрузке будет

Рис. 7.4. Фазовое управление

тиристором

меняться в зависимости от «угла открытия» тиристора.Мощностьв нагрузке пропорциональна площади эпюры пропускаемого тока.Тиристор как регулятор мощности передаёт в нагрузку мощность только одного из двух периодов рабочего напряжения.

Фазовое управление тиристором требует построения схем формирования управляющих импульсов, синхронизированных с фазами питающего напряжения. Выходное напряжение тиристорных регуляторов приобретает несинусоидальную форму, что ведёт к формированию высокочастотных помех.


1. Собрать схему экспериментальной установки по рис. 7.5. Изменение положение движка переменного резистора R1 (процентноезначение от номинала) выполняется нажатием клавиши 1 для увеличения и сочетанием клавиш Ctrl+1 – для уменьшения сопротивления.

Включить питание схемы исследования при положении движка переменного резистора R
Рис. 7.5. Схема регулятора мощности
2. Уменьшить сопротивление резистора R
3. По диаграмме выходного напряжения определить величину напряжения включения тиристора U
4. Уменьшить сопротивление резистора R
5. Уменьшать сопротивление резистора R
6. Рассчитать мощность отдаваемую тиристором в нагрузку для выполненных измерений.

7. Построить график зависимости передаваемой в нагрузку мощности от тока управления тиристора.

Таблица 7.1

Параметры тиристорного регулятора
RUТIIUP90












85












80












…
















0









8. Записать выводы по работе.

Образовательный портал Как узнать результаты егэ Стихи про летний лагерь 3агадки для детей