Цель работы 1. Закрепление теоретического материала разделов электротехники, связанных с изучением работы полупроводниковых приборов. 2. Получение практических навыков по снятию семейств вольтамперных характеристик нелинейных элементов. По структурной схеме источника питания (рисунок 1) разработать схему стабилизированного источника питания напряжением 5 Вольт при мощности нагрузки: Р = Nv, В (Nv – номер варианта студента) Рисунок 1 – Структурная схема источника питания Теоретическая справка Полупроводниковый диод Полупроводниковым диодом (рисунок 2) называется устройство, состоящее из кристалла полупроводника, содержащее обычно один p-n переход и имеющее два вывода. Рисунок 2 – Полупроводниковый диод Принцип работы диода. Если к диоду VD через лампу накаливания HL подключить батарею GB так, чтобы вывод положительного полюса батареи был соединен с анодом, а вывод отрицательного полюса с катодом диода (рисунок 1.2а), тогда в образовавшейся электрической цепи появится ток, о чем будет сигнализировать загоревшаяся лампа HL. Значение этого тока зависит от сопротивления p-n перехода диода и поданного на него постоянного напряжения. Такое состояние диода называют открытым, ток, текущий через него, - прямым током Iпр, а поданное на него напряжение, благодаря которому диод оказался в открытом состоянии,— прямым напряжением Uпр. Вольтамперная характеристика диода Вольтамперная характеристика реального диода (рисунок 3) проходит ниже, чем у идеального p-n перехода: сказывается влияние сопротивления базы. После точки А вольтамперная характеристика будет представлять собой прямую линию, так как при напряжении Uа потенциальный барьер полностью компенсируется внешним полем. Кривая обратного тока ВАХ имеет наклон, так как за счёт возрастания обратного напряжения увеличивается генерация собственных носителей заряда. Рисунок 3 – Вольтамперные характеристики диодов Стабилитрон Стабилитроном (рисунок 1.4) называется полупроводниковый диод, предназначенный для стабилизации уровня постоянного напряжения. Стабилитроны разработаны таким образом, чтобы включались "наоборот" и при подаче на них обратного напряжения происходил "пробой" и напряжение на их контактах оставалось неизменным. Последовательно с ним обязательно должен быть включен резистор для ограничения проходящего тока через стабилитрон. ВАХ стабилитрона представлен на рисунке 4ю Рисунок 4 - Вольтамперные характеристики стабилитрона Схемы выпрямления Рисунок 5 – Двухполупериодные схемы выпрямления (со средней точкой и мостовая) Рисунок 6 –Осциллограмма выпрямленного напряжения Выпрямитель с емкостной нагрузкой Для питания различных устройств в электронных устройствах необходимо уменьшать величину пульсаций, что достигается использованием емкостной нагрузки. Для однополупериодного выпрямителя, представленного на рисунке 1.11, конденсатор С выполняет роль накопителя энергии. Он заряжается, когда мгновенное напряжение источника питания превышает напряжение на конденсаторе и разряжается, когда оно становится меньшим. Когда диод закрыт, конденсатор разряжается через резистор R. Рисунок 6 – Двухполупериодные схемы выпрямления с емкостью Рисунок 7 – Эмиттерный повторитель Определить: 1. Токи на всех участках, если P = Nv, Вт; U1 /U2 = 220 /6,5, В/В; f =50 Гц. 2. Потери напряжения на выпрямителе (Это 2UАК, на кремнии UАК = 0,5 В по ВАХ диодов). 3. Величину Rст, если ток стабилитрона iст = 10 мА 4. Определить мощность, рассеиваемую транзистором ( РКЭ = IЭ UКЭ) 5. Выбрать элементную базу схемы (например, КС-156, КТ-817(819, С = 1000 мкФ, КЦ405,…) 6. Определить уровень пульсации выпрямленного напряжения под нагрузкой, если спад напряжения после прохождения пиков (через t =10 мс) происходит по экспоненте (U = UНОМ et/τ ), где τ = RC; UНОМ = 1.41 U2; R = UСТ /IН ; IН = P / UСТ; UСТ = 5,0 В. Выводы 1 Для улучшения стабилизации следует … 2 Для устранения перегрева ЭП следует применить радиатор, площадью: S = 25 PЭК , см2 . То есть….. 3 В схеме применить ИМС, например, К142 ЕН5, и др.. Расчетную часть и элементную базу можно взять из методички Борисова А.П. Э&СхТех=Borisov_el ec.pdf 1. 2. 3. 4. Работа выполнена с учетом материалов по темам Выпрямительные диоды Выпрямители двухполупериодные Фильтры. Стабилизаторы напряжения Транзисторы Контрольные вопросы 1. Полупроводники 2. Принцип работы p-n перехода 3. ВАХ p-n перехода 4. Классификация полупроводниковых диодов 5. УГО и маркировка полупроводниковых диодов 6. Конструкция полупроводниковых диодов 7. ВАХ полупроводниковых диодов 8. Основные параметры полупроводниковых диодов 9. Общая характеристика выпрямительных диодов 10. Однополупериодный выпрямитель 11. Двухполупериодный выпрямитель со средней точкой 12. Двухполупериодный выпрямитель на диодном мосте 13. Стабилитрон 14. Схема включения стабилитрона 15. Основные параметры стабилитрона 16. ВАХ стабилитрона 17. Транзисторы. Основные схемы включения. 18. Что такое триггер? 19. Классификация триггеров 20. Принцип работы асинхронного RS-триггера 21. Синтез асинхронного RS-триггера в базисе И-НЕ 22. Синхронный двухступенчатый RS-триггер 23. D-триггер 24. D-триггер в счетном режиме 25. Триггер Шмидта