20-04-2020-МГТУ_ПРАКТИКУМ_ЛАБОРАТОРНАЯ_РАБОТА__2 (литература по p-spice и лаба по стабилитронам (методич указания))

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 2Исследованиеполупроводниковых стабилитроновТеоретическая частьРежим электрического пробоя p-nперехода находит практическое применениедля стабилизации напряжения. Такие приборыназываютсястабилитронами.Дляизготовления стабилитронов используетсякремний. Вольт - амперная характеристикастабилитрона приведена на рисунке 1.

Дляработы используется обратная ветвь, гдезначительному изменению тока соответствуетмалое изменение напряжения. Точка Асоответствует устойчивому пробою иопределяет величину минимального тока .После точки А ток резко возрастает, при этомдопустимая величина его ограничиваетсялишь мощностью рассеяния : =ст,(1)где ст – напряжение стабилизации.Любому изменению тока относительнорабочей точки соответствует определённоеизменение напряжения. Чем меньше величинаэтого изменения, тем лучше качествостабилизации, которое можно определитьдифференциальнымсопротивлением∆диф = .∆Рабочую точку выбирают на характеристикевыбирают по середине рабочей зоны, т.е.+ст = , (2)2ст – ток стабилизации.Рисунок 1 – ВАХ стабилитронаrER(T)Рисунок 2 - Схема простейшего стабилизатораПростейшая схема стабилизатора представленана рисунке 2.Рабочее напряжение стабилитрона, котороеявляется напряжением пробоя p-n переходазависит от концентрации примесей и лежит впределах 4-200 В.На рисунке 2 - резистор rявляется гасящим и одновременно задаётрабочую точку.

Величина сопротивления rдолжна быть значительно больше величиныдифференциальногосопротивлениястабилитрона.Основными параметрами стабилитроновявляются:ст - 3-180 В напряжение на стабилитроне;−д = ст ст динамическоест − ст сопротивление в зоне (участке) стабилизации;ст , ст – максимальный и минимальныйтоки стабилизации;Номинальный токном стст + ст =2(5mA – 5A)∆ТКН% = ст 100 =0,3 -0,4%/ град –∆- температурный коэффициент напряжения научасткестабилизации,характеризующийотносительное изменениенапряжениястабилизации,вызванноеизменениемтемпературы на1 С при постоянном токе,протекающем через стабилитрон.Примерымаркировкистабилитронов:отечественныхКС168А (ст =6,8В),Д81В (ст =9 – 10 В; ст = 3-30 мА).ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬИсследование стабилитрона 1N4733АЦель работы: Изучение работы стабилитрона.1.

Построение обратной ветки вольт – амперной(ВАХ)стабилитронаиопределениенапряжения стабилизации.2. Вычисление тока и мощности, рассеиваемойстабилитроном.3. Определениедифференциальногосопротивление стабилитрона по ВАХ.4. Исследованиеизменениянапряжениястабилитрона при изменении входногонапряжения в схеме параметрическогостабилизатора.5. Исследование напряжения на стабилитронепри изменении сопротивления в схемепараметрического стабилизатора.Перед началом работы определить основныепараметры стабилитрона 1N4733A посправочнику. В экспериментах и расчетахсравнить полученные значения параметровсо справочными.Эксперимент 1Измерение напряжения и вычисление токачерез стабилитронИсследуемая схема представлена на рисунке 3.На панели инструментов выбираем мультиметр ивводим в схему.R1 = 300 ОмV1 = 10 VРисунок 3 – Схема электрическая дляпроведения эксперимента 1Изменяя ЭДС, измеряем напряжение и токстабилитрона,заполняемтаблицу1(представленатаблица1спримеромзаполнения) и по ней строим график.Вычисляем ном ст , определив по графику ст , ст , ст , ст .Определяем Pст – мощность стабилизации.В таблице 1 дан образец заполнения.

Диапазонизменений значения E определен в таблице 1(См. Приложение).Результаты измеренийE, B-30-25-20-15-100461015202530353637404550Эксперимент 2U, B-5,114-5,108-5,1-5,09-5,072045,035,0725,095,15,1085,1145,1185,1195,125,1225,1265,129Таблица1эксперимента 1I, A-82,955-66, 308-49,666-33,034-16,428003,23516,42833,03449,66666,30882,95599,606102,936106,267116,259132,914149,57–Получениенагрузочнойхарактеристикипараметрического стабилизатораСхемаэлектрическаядляпроведенияэксперимента 2 представлена на рисунке 4.Рисунок 4 – Схема электрическая для проведенияэксперимента 2Схема для проведения экспериментавключает следующие элементы:№2а) источник питания ЭДС, E=20 V;б) резисторы 1 =300 Ом, 2 =75 КОм;в) стабилитрон 1N4733A.Резистор R2=75КОмстабилитрону.включен параллельноВключив схему, определяем напряжение настабилитроне.Находим значение напряжения и тока прикоротком замыкании и при сопротивленияхрезистора R1 100 Ом, 300 Ом, 600 Ом, 1 кОм.Пример:ст = 5,1 ВТаблицаРезультаты измерений эксперимента 2 (Ом)1003006001000ст (mV)599,545601,249601,659604,8222–ст ( mA)64,66864,66264,66166,667Эксперимент 3Получение ВАХосциллографастабилитронанаэкранеДля проведения эксперимента 3 схемаэлектрическая представлена на рисунке 5.Рисунок 5 – Схема электрическая для проведенияэксперимента 3Исходные данные схемы, представленной нарисунке 5, для проведения эксперимента 3:а) Функциональный генератор: частота 50Гц,амплитуда 10V;б) Резисторы R1=100 Ом, R2=1Ом;в) Стабилитрон марки 1N4733A;г) Двухканальный осциллограф.Строим ВАХ стабилитрона.В приложении дан пример получения ВАХсогласно эксперименту.Содержание отчетаОтчет должен содержать:1.

Цель лабораторной работы2. Электрическиепараметры,ВАХипредельныеэксплуатационныеданныеиспользуемого типа стабилитрона (1N4733А).По справочнику определить отечественныйаналог либо определить наиболее близкийстабилитрон. Например, 1N4734 – аналогКС456А.3.

Обозначение и графическое изображениестабилитронов по стандарту.4. Принципиальные электрические схемы дляисследования стабилитронов.5. Результатыэкспериментальныхисследований в виде графиков, таблиц и иханализ. Расчеты, формулы, по которымпроизводились расчеты.6. Выводы,базирующиесянаанализеполученных результатов.Контрольные вопросы1. Для чего предназначены стабилитроны?2. Назовите основные параметры стабилитрона.3. Охарактеризуйте основные виды пробоя p-n –перехода. Поясните, чем они отличаются другот друга?4. Какая ветвь ВАХ является рабочей длястабилитронов?5. Нарисуйте ВАХ стабилитрона и объяснитепринципдействияпараметрическогостабилизатора.6.

Как происходит стабилизация выходногонапряжения при уменьшении входного?7. Почему не изменяется напряжение настабилитроне при увеличении тока нагрузки?8. Как выбирается величина ограничительногорезисторавпараметрическомстабилизаторе?9. Какопределяетсядинамическоесопротивление стабилизатора в режиместабилизации?10. Что такое ТКН стабилитрона?ПриложениеПример построения ВАХ по эксперименту 1:По ВАХ определяетсят min , ст , ст . т Рассчитать: ст ном , ст.