Цель работы
1. Снять обратную ветвь вольтамперной характеристики стабилитрона.
2. Исследовать работу простейшего стабилизатора напряжения.
Краткие теоретические сведения
Кремниевым стабилитроном или опорным диодом называется такой полупроводниковый диод, у которого на рабочем участке вольтамперной характеристики незначительные изменения напряжения приводят к резкому изменению тока. Такой участок находится на обратной ветви вольтамперной характеристики и обусловлен лавинным пробоем. Вольтамперная характеристика имеет вид, показанный на рис. 2.1.
Рис. 2.1
Напряжение стабилизации зависит от ширины р-n перехода. Большим удельным сопротивлениям соответствует большее напряжение стабилизации. У стабилитрона на основе низкоомного сильно легированного кремния р-n переход узкий и напряжение стабилизации (напряжение пробоя) низкое. В таких р-n переходах наблюдается туннельный пробой. В широких р-n переходах, полученных на основе высокоомного кремния, наблюдается лавинный пробой и напряжение стабилизации высокое. Подбором удельного сопротивления кремния получают требуемые величины напряжения стабилизации.
Основные параметры кремниевых стабилитронов следующие:
— напряжение стабилизации;
— допустимый ток стабилизации;
— дифференциальное сопротивление стабилитрона;
— статическое сопротивление стабилитрона;
— коэффициент качества стабилитрона
— температурный коэффициент напряжения. На рис. 2.2 приведена принципиальная схема для исследования и снятия прямой вольтамперной характеристики опорного диода.
I. Методические указания
Для снятия обратной ветви ВАХ кремниевых стабилитронов используется схема, приведенная на рис. 2.2.
Рис. 2.2.
II. Программа работы
1. Сборка и апробирование схем.
2. Снятие обратной ветви ВАХ кремниевого стабилитрона при комнатной температуре.
3. Снятие обратной ветви ВАХ кремниевого стабилитрона при 
.
1. Сборка и апробирование схем для снятия вольт - амперных характеристик кремниевых стабилитронов.
Схемы собираются на основе монтажного шасси с использованием источников питания, измерительных приборов лабораторного стенда и комплекта соединительных проводов. Для нагревания стабилитронов используется термостат.
Элементы схемы соединяются между собой в соответствии со схемой, изображенной на рис. 2.2.
При снятии ВАХ стабилитрона подаваемые наибольшие величины обратного напряжения не должно превышать предельно допустимых для конкретного типа прибора.
После сборки схем с разрешения преподавателя необходимо провести апробирование схем, т.е. при включенном питании убедиться в наличии токов через стабилитроны, установить пределы измерений стрелочных измерительных приборов и определить цену деления шкал приборов.
2. Снятие обратной ветви ВАХ кремниевого стабилитрона при комнатной температуре.
При снятии обратной ветви характеристики кремниевого стабилитрона 
(рис. 2.3.) обратное напряжение подается от источника питания 0¸15 В. Отсчеты берутся через интервалы измерения 0,1¸1 В (малые интервалы выбираются на участке электрического пробоя диода).
Рис. 2.3.
3. Снятие обратной ветви ВАХ кремниевого стабилитрона при .
Осуществляется аналогично п. 2.
III. Содержание отчета
1. Паспортные данные исследуемого стабилитрона.
2. Электрическая схема.
3. Результаты измерений.
4. Графики вольтамперной характеристики при комнатной температуре, при температуре 50° С.
5. На графиках отметить область стабилизации.
6. Произвести расчет по снятым при разной температуре обратным характеристикам опорного диода. Расчет выполняется по формуле
где 
— напряжение, соответствующее заданному току при t=50° С;
¾ напряжение, соответствующее заданному току при комнатной температуре.
7. По обратным характеристикам диода и по изменениям напряжения источника питания подсчитать коэффициент стабилизации k по формуле
где 
¾ изменение напряжения источника питания, измеряемого вольтметром V1 (рис. 2.2);
¾ изменение напряжения опорного диода, измеряемого вольтметром V2 (рис. 2.2);
— напряжение стабилизации опорного диода.
8. Построить зависимость 
9. Подсчитать для каждого случая 
и .
VI. Контрольные вопросы и задания
1. Назовите основные виды пробоя.
2. Какие виды пробоя используются в стабилитронах?
3. Как влияет проводимость исходных материалов на величину напряжения пробоя р-n перехода стабилитронов?
4. Нарисуйте характеристику стабилитрона. Расскажите, какие основные
5. Назовите основные параметры стабилитрона.
6. Почему в качестве материала для стабилитронов выбран кремний, а не германий?
7. Какой основной параметр характеризует работу стабилитрона при различных температурах?
8. Что такое и как он определяется?
9. Чем ограничена величина наибольшего тока стабилизации?
10. Что такое коэффициент стабилизации?
11. Назовите типы стабилитронов, выпускаемых промышленностью, и приведите численные значения их основных параметров.
12. Где применяются стабилитроны?
II. Стабилитрон
1. Какой материал чаще всего используется для изготовления стабилитронов?
а) германий;
б) селен;
в) кремний;
г) арсенид галлия;
2. Укажите характеристику стабилитрона, а также ее рабочую область (АВ).
3. При какой полярности напряжения работают стабилитроны?
а) при прямом напряжении;
б) при обратном напряжении;
в) при любой полярности.
4. Каков порядок величины дифференциального сопротивления стабилитрона в рабочей области?
а) несколько МОм;
б) несколько кОм;
в) несколько Ом;
г) доли Ом;
д) правильного ответа нет.
5. Чем определяется максимальное значение рабочего тока стабилитрона?
а) наступлением теплового пробоя;
б) устойчивостью лавинного пробоя;
в) величиной рабочего напряжения.
6. Чем определяется минимальное значение рабочего тока стабилитрона?
а) мощностью, рассеиваемой диодом;
б) устойчивостью лавинного пробоя;
в) величиной рабочего напряжения.
7. Как влияет повышение температуры на возникновение лавинного пробоя в кремниевом диоде?
а) не влияет;
б) облегчает развитие пробоя;
в) затрудняет развитие пробоя.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 3
Дата: 2016-10-02, просмотров: 310.
