Материал: Общие указания по выполнению лабораторных работ

Общие указания по выполнению лабораторных работ

Основной задачей лабораторных работ по дисциплине «Электронная техника» является закрепление на практике знаний, полученных в процессе изучения теоретического материала, и приобретение навыков снятия статических экспериментальных характеристик различных электронных приборов и определения наиболее важных параметров по ним, а также приобретение умений пользоваться справочной и другой технической литературой.

Лабораторные занятия по курсу «Электронная техника» и «Прикладная электроника» включают выполнение задания, состоящего из теоретической, экспериментальной и расчетной частей.

Пользуясь «Методическими указаниями» студент знакомится с целевым назначением и содержанием каждой лабораторной работы, методикой ее выполнения и обработкой данных эксперимента путем сборки принципиальной электрической схемы, снятия и построения необходимых графиков, проведения соответствующих расчетов.

В порядке подготовки к лабораторным занятиям студент должен ознакомиться с описанием выполняемой работы, изучить теоретический материал, выяснить цели и задачи, поставленные в работе, и подготовить бланк отчета.

Контроль правильности выполнения подготовительного задания и теоретической готовности к выполнению лабораторной работы проводится в начале занятия.

Отчет выполняется в соответствии с требованиями «Методи­ческих указаний» индивидуально на отдельных листах или в специально отведенной тетради. Заключительным этапом лабораторного занятия является защита отчета, которая проводится в виде устного собеседования по контрольным вопросам, приведенным в методическом указании, по полученным экспериментальным результатам и содержанию отчета в целом на текущем или следующем занятии. К выполнению очередной лабораторной работы допускаются студенты, имеющие не более одной не защищенной работы. Студенты, не допущенные к выполнению лабораторной работы, готовятся к сдаче зачета и сдают его в течение очередного занятия.

Указания по технике безопасности

При выполнении лабораторных работ студенты обязаны соб­людать следующие правила:

• документально зарегистрировать получение знаний правил техники безопасности при работе в лаборатории в специальном журнале.

Дополнительный инструктаж по технике безопасности включает в себя следующие рекомендации при сборке измерительных схем и проведении экспериментальных работ:

• перед началом сборки электрической схемы необходимо убедиться в том, что все источники питания лабораторного стенда выключены, а регуляторы напряжений источников питания установлены в крайнее левое положение (U_ип=0);

• при сборке схем использовать только надежные клеммы и соединительные провода. Соединительные провода должны иметь надежную фиксацию в клеммах;

• только после проверки собранной схемы преподавателем можно включать тумблеры источников питания; в ходе выполнения эксперимента обо всех замеченных технических неисправностях немедленно сообщить преподавателю или лаборанту;

• запрещается в процессе измерений прикасаться к открытым токоведущим элементам (выводам проводов и клеммам). Перед внесением изменений в схему необходимо выключить все источники питания лабораторного стенда;

• после окончания измерений необходимо установить регуляторы напряжений всех источников питания в крайнее левое положение, выключить все источники питания и другие приборы, разобрать измерительную схему, привести в порядок рабочее место и сдать его лаборанту или преподавателю.

Лабораторная работа № 1

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЫПРЯМИТЕЛЬНЫХ СВОЙСТВ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ДИОДОВ

Цель работы:

1. Ознакомиться с конструкцией полупроводниковых плоскостных диодов;

2. Освоить методику снятия ВАХ исследуемых диодов;

3. Изучить параметры выпрямительных диодов;

4. Получить практические навыки определения статического и дифференциального сопротивления исследуемых полупро-водниковых диодов по экспериментальным ВАХ.

Порядок выполнения работы

1. Выписать из справочника по полупроводниковым приборам паспортные данные полупроводниковых выпря-мительных диодов, заданных преподавателем.

2. Собрать электрическую схему для снятия прямой характеристики выпрямительных полупроводниковых диодов (рисунок 1)

Рис.1. Электрическая схема для снятия прямой ВАХ выпрямительного диода

Предупреждение: при снятие характеристики прямой ток не должен превышать максимальное значение I_{пр.макс} (см. справочные данные).

Измерительные приборы и элементы схемы:

V1 – вольтметр для измерения прямого напряжения U_пр с пределом измерения 1,5 В;

mA1 – миллиамперметр для измерения прямого тока I_пр. с пределом измерения 100 mА;

R1 – переменный резистор на 470 Ом;

R2 – постоянный резистор номиналом 100 Ом;

E1 – источник постоянного напряжения 0...15 B.

3. Снять прямую характеристику исследуемых низко-частотных выпрямительных диодов I_пр.=f (U_пр.) согласно таблицам 1 и 2.

Таблица 1

Диод Д7Г

Таблица 2

Диод Д226

4. Собрать электрическую схему для снятия обратной характеристики исследуемого низкочастотного выпрямительного диода (рисунок 2)

Рис.2. Принципиальная электрическая схема для снятия обратной ВАХ выпрямительного диода

Предупреждение: при снятии обратной характеристики не превышать максимально допустимое (предельное) значение обратного напряжение U_{обр.макс.} (см. справочные данные для иcследуемого прибора).

Измерительные приборы и элементы схемы:

V2 – вольтметр для измерения обратного напряжения с пределом измерения 200 В;

mA2 – миллиамперметр для измерения обратного тока с пределом измерения 300 мкА;

R1 – резистор номиналом 51 кОм;

Е2 – источник постоянного напряжения 0 ... 300 В.

5. Снять обратную характеристику исследуемого выпрямительного диода I_обр.= f (U_обр.) согласно таблицам 3 и 4.

Таблица 3

Диод Д7Г

Таблица 4

Диод Д226

Обработка результатов эксперимента

Прямая и обратная характеристики диода изображаются на одном графике.

По вольтамперной характеристике исследуемого низкочастотного выпрямительного диода определить в рабочей точке статические прямое R_пр. и обратное R_обр. сопротивления, а также дифференциальные прямое r_диф.пр. и обратное r_{диф.обр.} сопротивления (рабочая точка задается преподавателем).

Содержание отчета

1. Название и цель лабораторной работы.

2. Справочные (паспортные) данные исследуемых полупро-водниковых диодов.

3. Экспериментальные электрические схемы и графики снятых характеристик.

4. Определенные по вольтамперным характеристикам исследуемых полупроводниковых выпрямительных диодов параметры R_пр., R_обр., r_диф.пр., r_{диф.обр.}.

5. Выводы по работе.

Контрольные вопросы

1. Расскажите об устройстве полупроводникового выпря-мительного низкочастотного диода. Приведите его УГО и маркировку.

2. Объясните принцип работы выпрямительного диода. На каком свойстве р-n перехода он работает?

3. Приведите ВАХ полупроводникового выпрямительного диода. Объясните ее ход. Оценить влияние температуры на ход ВАХ.

4. Назовите основные параметры выпрямительных диодов и объясните их физический смысл.

5. Приведите простейшую схему однополупериодного выпрямителя и объясните ее работу.

Лабораторная работа № 2

ИССЛЕДОВАНИЕ ДИОДОВ СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ (СТАБИЛИТРОН И СВЕТОДИОД)

Цель работы:

1. Ознакомиться с конструкцией и принципом работы кремниевых стабилитронов и светодиодов.

2. Освоить методику снятия вольтамперной характеристики полупроводникового стабилитрона и светодиода.

3. Изучить характеристики и параметры кремниевых стабилитронов и светодиодов.

4. Получить практические навыки определения некоторых параметров кремниевых стабилитронов по экспериментальной вольтамперной характеристике.

Порядок выполнения работы

1. Выписать из справочника по полупроводниковым приборам паспортные данные исследуемых стабилитрона и светодиода, заданных преподавателем.

2. Собрать схему для снятия ВАХ исследуемого кремниевого стабилитрона (рисунок 3).

Рис.3. Электрическая схема для снятия ВАХ стабилитрона

Измерительные приборы и элементы схемы:

V1 – вольтметр для измерения напряжения на стабилитроне с пределом измерения 15 В;

mA1 – миллиамперметр для измерения тока через стабилитрон с пределом измерения 50 mА;

R1 – резистор номиналом 100 Ом;

Е1 – источник постоянного напряжения 0 ... 15 В;

3. Снять ВАХ кремниевого стабилитрона I_ст=f(U_ст) согласно таблице 5 результат представить в виде графика.

При снятии характеристики удобнее задавать величину тока через диод и отмечать получившиеся при этом значения напряжения. Ток I_ст изменять через 5mA до I_{ст.макс} (см. справочные данные исследуемого стабилитрона).

Таблица 5

Стабилитрон Д814Б

3. Собрать электрическую схему для снятия ВАХ светодиода (рисунок 4)

Рис.4. Электрическая схема для снятия ВАХ светодиода

Предупреждение: при снятии ВАХ прямой ток исследуемого светодиода не должен превышать максимального значения I_{пр.макс.} (см. справочные данные).

Измерительные приборы и элементы схемы:

Е1 – источник постоянного напряжения 0...15 В;

mA1 – миллиамперметр с пределом измерения 10 mА;

R1 – переменный резистор на 470 Ом;

V1 – вольтметр с пределом измерения 5 В;

R2 – ограничительный резистор на 100 Ом.

3. Снять ВАХ исследуемого светодиода I_д = f(U_д) при комнатной температуре согласно таблице 6. Результаты эксперимента представить в виде графика.

Таблица 6

Светодиод АЛ102А