Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Диоды и их применение

КонтрольнаяПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Определить ток идеализированного диода в цепи, представленной на рисунке 2. Вычислить напряжение, соответствующее этому току, Определить дифференциальное сопротивление диода при полученном напряжении и токе. Диод ток постоянный сопротивление На входе схемы действует напряжение синусоидальной формы. В задании указано действующее значение напряжения. Параметры диодов своего варианта взять из задач… Читать ещё >

Диоды и их применение (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Уральский

РАДИОТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

Физические основы электроники

Контрольная работа

Тема: «Диоды и их применение»

Преподаватель: Секисов Ю.Н.

Студент: Габдрахимов М.Х.

Екатеринбург 2013

  • I. Исходные данные
  • II. Задача 1
  • III. Задача 2
  • IV. Задача 3
  • VI. Задача 5
  • VII. Задача 6
  • VIII. Перечень используемой литературы

I. Исходные данные

Таблица 1

Таблица 2

Таблица 3

Таблица 4

II. Задача 1

Вычислить напряжение на переходе при прямом включении при заданной температуре и заданном токе. Выяснить влияние температуры на прямое напряжение, увеличив температуру на указанное число градусов. Необходимые данные взять из таблицы 1.

Решение

1. Из уравнения вольт-амперной характеристики диода:

найдём напряжение на p-n-переходе:

где, обратный ток насыщения

поправочный коэффициент

температурный потенциал

2. Определим обратный ток насыщения диода. С учётом того, что , тепловой ток (обратный ток насыщения) при некоторой исходной температуре будет равен:

где,

заряд электрона

площадь p-n-перехода

коэффициент диффузии дырок

средняя длинна диффузии дырок в n-области

концентрация неосновных носителей заряда

где,

концентрация электронов в собственном полупроводнике в условиях термодинамического равновесия

концентрация доноров

отсюда,

3. Вычислим напряжение на переходе при прямом включении при заданном токе и температуре :

4. Выясним влияние температуры на прямое напряжение, увеличив температуру на 60°, для чего сначала определим обратный ток насыщения для новой температуры:

Из выражения

где

эффективная плотность состояний у дна зоны проводимости

ширина запрещённой зоны, получим

Теперь найдем концентрацию электронов в собственном полупроводнике при новой температуре:

отсюда концентрация неосновных носителе заряда равна

тогда тепловой ток при температуре 340°K будет равен

Вычислим напряжение на p-n-переходе при :

Вывод: С повышением температуры полупроводника, уменьшается падение напряжение на p-n-переходе, при заданном прямом токе.

ВАХ диода при прямом смещении сложным образом зависит от температуры, при малых токах характеристика смещается с ростом температуры влево, а при больших токах (где падение напряжения на полупроводниковых областях вне перехода увеличивается) - вправо (рис.1).

Рис.1

III. Задача 2

Определить сопротивление диода и дифференциальное сопротивление диода постоянному току при прямом включении. Ток и температура заданы в таблице 1. Сопротивление обратному току вычислить для напряжения из таблицы 1 и тока полученного в задаче 1.

Решение

1. Вычислим сопротивление диода прямому току:

2. Вычислим дифференциальное сопротивление диода прямому току:

3. Вычислим сопротивление диода обратному току:

IV. Задача 3

Определить ток идеализированного диода в цепи, представленной на рисунке 2. Вычислить напряжение, соответствующее этому току, Определить дифференциальное сопротивление диода при полученном напряжении и токе.

Диод включен в прямом направлении. Величину сопротивления, напряжение и температуру взять из таблицы 1.

Рис. 2

Решение

1. Рассчитаем токи через диод при различных напряжениях, обратный ток насыщения возьмем из задачи 1:

Токи через диод при напряжениях от 200 до 350 милливольт

0,42

0,65

1,00

1,24

1,54

1,90

2,36

2,92

3,61

4,47

5,54

6,85

8,48

10,0

2. По полученным значениям построим ВАХ диода:

Рис. 3

3. Восстановим из точки пересечения ВАХ диода и нагрузочной прямой нормали к осям координат, и найдем падение напряжения на диоде и ток проходящий через диод (Рис.3).

4. Зададим приращение напряжения и по графику определим соответствующее приращение тока (Рис.3), откуда найдем дифференциальное сопротивление диода:

V. Задача 4

Определить параметры стабилизатора напряжения на основе диода-стабилитрона. Справочные данные стабилитронов приведены в таблице 2. Расчётная схема стабилизатора приведена на рисунке 4.

Определить:

— Допустимые пределы изменения ограничительного сопротивления при изменении питающего напряжения для указанных параметров схемы.

— Коэффициент стабилизации для среднего значения рассчитываемого параметра задачи .

— Проверить, не превышает ли мощность рассеяния на диоде допустимую при максимальном токе стабилизации .

Рис. 4

Решение

1. Определим сопротивление ограничительного резистора:

где,

отсюда Округлим до стандартного ;

2. Определим допустимые пределы изменения питающего напряжения:

Таким образом, стабилизация выходного напряжения происходит не на всём диапазоне напряжений источника питания, а только в диапазоне .

3. Определим коэффициент стабилизации для среднего значения питающего напряжения:

4. Определим изменение выходного напряжения стабилизатора при изменении температуры на 60°С:

5. Проверим, не превышает ли выделяемая на стабилитроне мощность при максимальном токе стабилизации допустимую мощность рассеяния:

Так как, выделяемая мощность при максимальном токе выше допустимой мощность рассеяния, стабилитрон необходимо установить на соответствующий радиатор.

VI. Задача 5

Определить форму напряжения на выходе схемы для прямого и обратного включения диода. Вычислить значение максимального напряжения на резисторе и диоде и максимальный ток через цепь. Вычертить в масштабе напряжение на выходе и входе схемы с учётом уровня фиксации и ограничения диодов.

Расчётная схема представлена на рисунке 5, во второй части расчётов необходимо изменить полярность включения диода в схеме.

диод ток постоянный сопротивление На входе схемы действует напряжение синусоидальной формы. В задании указано действующее значение напряжения. Параметры диодов своего варианта взять из задач 1−3.

Для контроля правильности решения задачи проверить: для любого момента времени, где падение напряжения на резисторе.

Рис. 5

Решение

1. Определим амплитуду входного напряжения:

2. Напряжение на диоде и ток через него, при положительной полуволне на аноде и амплитудном значении входного напряжения, найдем графическим методом:

Рис. 6

Напряжение на диоде

Ток через диод

3. Определим максимальное значение напряжения на резисторе:

4. Ток в схеме при отрицательной полуволне на аноде диода равен обратному току насыщения диода:

отсюда

5. Для контроля правильности решения проверим равенство для любого момента времени:

6. При изменении полярности включения диода в схеме срезаться будет положительная полуволна входного напряжения, амплитудные значения напряжений и тока останутся те же.

7. Построим графики изменения напряжения на входе и выходе схемы:

Рис. 7

VII. Задача 6

Определить изменение барьерной ёмкости при изменении обратного напряжения .

Вычислить и построить характеристику зависимости не менее чем в 10 точках при изменении в указанном диапазоне. Данные для расчёта взять из таблицы 4 для соответствующих вариантов.

Температуру для всех вариантов принять одинаковой. Постоянный коэффициент имеет размерность [пФ В½], поэтому при введении в расчётную формулу напряжения в вольтах получается в пФ.

Решение

1. Определим постоянный коэффициент :

Из уравнения

найдём, где

отсюда

2. Определим барьерную ёмкость при обратных напряжения

от 10 до 100 В с шагом в 10 В:

Барьерная ёмкость диода

6,4

5,2

4,5

3,7

3,4

3,2

2,8

3. Построим график зависимости барьерной ёмкости диода от величины приложенного обратного напряжения:

Рис. 8

VIII. Перечень используемой литературы

1. Паутов В. И. Диоды и их применение: Методические указания по выполнению контрольной работы по теме «Диоды и их применение» / В. И. Паутов. ;

2. Екатеринбург: УрТИСИ ФГОБУ ВПО «СибГУТИ», 2012 — 32 с. Радиоматериалы, радиокомпоненты и электроника: Учебное пособие / К. С. Петров. — Спб.: Питер, 2003. — 512 с.: ил. ISBN 5−94 723−378−9

3. Прянишников В. А. Электроника: Полный курс лекций. — 4-е изд. — Спб.: КОРОНА принт, 2004. 416 с., ил. ISBN 5−7931−0018−0

Показать весь текст
Заполнить форму текущей работой