150329 (Изучение свойств P-N-перехода различными методами), страница 5

Мостовая схема выпрямления тока представляет собой четыре диода, соединённых по схеме, показанной на рисунке 6 б. Принцип действия мостового выпрямителя состоит в следующем. В течение первой половины периода переменного напряжения открытыми оказываются только диоды Д1 и Д3. При этом ток протекает через диод Д1, нагрузку и диод Д3 (сплошные стрелки на рисунке). В течение второй половины периода открытыми оказываются диоды Д2 и Д4, а диоды Д1 и Д3 – закрыты. Теперь ток протекает через диод Д2, нагрузку и диод Д4 (пунктирные стрелки на рисунке). В результате через нагрузку протекает ток в течение обоих полупериодов переменного напряжения. При этом направление тока не меняется. Следовательно через нагрузку течёт постоянный ток, который так же является пульсирующим, но частота пульсаций в этом случае вдвое больше частоты переменного тока. На рисунке 7 графически показан результат работы мостового выпрямителя в сравнении с работой однополупериодного выпрямителя.

Напряжение на выходе любого из рассмотренных выпрямителей изменяется со временем аналогичным образом (в соответствии с законом Ома). Но таким (пульсирующим) напряжением можно питать далеко не любую нагрузки. Например, лампочку накаливания можно, а радиоприёмник – нет, т. к. в этом случае в динамике будет прослушиваться низкочастотный гул частотой 50 Гц. Сгладить пульсации выпрямленного напряжения можно при помощи сглаживающего фильтра, роль которого обычно выполняет электролитический конденсатор достаточно большой ёмкости (порядка 1000 мкФ).

Д
ля этого необходимо параллельно нагрузке подключить электролитический конденсатор как показано на рисунке 8. Когда напряжение на нагрузке возрастает (первая четверть полупериода), конденсатор заряжается, а когда напряжение начинает убывать, конденсатор разряжается на нагрузку по экспоненциальному закону, тем самым, поддерживая в нагрузке ток. Чем больше ёмкость конденсатора, тем больше его постоянная времени и тем, следовательно, медленнее конденсатор разряжается, что приводит к уменьшению глубины пульсаций выпрямленного тока. При достаточно большой ёмкости конденсатора пульсации практически исчезают. В этом случае на выходе выпрямителя действует сглаженное напряжение, равное амплитуде пульсирующего напряжения. При измерении пульсирующего напряжения следует помнить, что вольтметр фиксирует действующее значение напряжения , которое связано с амплитудным напряжением соотношением:

.

Поэтому, как следует из выше сказанного, показания вольтметра при измерении сглаженного напряжения окажутся в больше показаний прибора при измерении соответствующего пульсирующего напряжения.

СТАБИЛИЗАЦИЯ ТОКА

С
уть эксперимента по изучению стабилизирующих свойств полупроводникового стабилитрона состоит в измерении напряжения, действующего на электродах стабилитрона при принудительном изменении величины питающего схему напряжения. Схема соответствующей установки показана на рисунке 9. Исследуемый стабилитрон VD2 и резисторы

и здесь выполняют те же функции, что и в схеме, показанной на рисунке 5. Полупроводниковый диод VD1 является разделительным элементом между источником питающего (нестабилизированного, измеряемого вольтметром V1) напряжения и напряжением на нагрузке (стабилизированного, измеряемого вольтметром V2). Реостат R предназначен для плавной регулировки питающего напряжения.

Выполнение задания сводится к снятию зависимости

,

где - величина питающего схему напряжения, - величина стабилизированного напряжения (на электродах стабилитрона).

Результаты измерений целесообразно представлять графически как зависимость относительного изменения напряжения на электродах стабилитрона от напряжения . Величина , очевидно, определяется выражением:

.