Эффект p-n перехода в диодах
ООО «Учебная техника»
Учебный лабораторный комплекс
«ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ»
Раздел
«ЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ И УСТРОЙСТВА»
Руководство по выполнению базовых экспериментов
П.Н. Сенигов, Ю.П. Галишников, Н.Н Беглецов. Руководство по выполнению базовых экспериментов «Электронные приборы и устройства». - Челябинск: Изд. ЮУрГУ, 2004. - 104 с.
Описаны состав и отдельные компоненты учебного лабораторного комплекса «Электронные приборы и устройства». Представлены электрические схемы соединений и их описания, а также указания по проведению базовых экспериментов.
Руководство предназначено для использования при подготовке к проведению лабораторных занятий по дисциплинам «Теоретические основы электротехники», «Электротехника и основы электроники», «Основы электроники» в высших и средних профессиональных образовательных учреждениях.
ã ООО «Учебная техника», 2004
Содержание
Введение.. 6
1. Выпрямительные диоды... 7
1.1. Эффект p-n перехода в диодах. 7
1.1.1. Общие сведения. 7
1.1.2. Экспериментальная часть. 7
1.2. Полупроводниковый однополупериодный выпрямитель. 9
1.2.1. Общие сведения. 9
1.2.2. Экспериментальная часть. 9
1.3. Полупроводниковый мостовой выпрямитель. 12
1.3.1. Общие сведения. 12
1.3.2. Экспериментальная часть. 12
1.4. Неуправляемый выпрямитель трехфазного тока. 15
1.4. Неуправляемый выпрямитель трехфазного тока. 15
1.4.1. Общие сведения. 15
1.4.2. Экспериментальная часть. 15
2. Стабилитроны (диоды Зенера) 18
2.1. Характеристики стабилитрона. 18
2.1.1. Общие сведения. 18
2.1.1. Экспериментальная часть. 18
2.2. Исследование параметрического стабилизатора напряжения. 20
2.2.1. Общие сведения. 20
2.2.2. Экспериментальная часть. 20
2.3. Сглаживание пульсаций выпрямленного напряжения. 23
2.3.1. Общие сведения. 23
2.3.2. Экспериментальная часть. 23
3. Диоды с особыми свойствами.. 25
3.1. Светодиоды.. 25
3.1.1. Общие сведения. 25
3.1.2. Экспериментальная часть. 25
3.2. Диоды с переменной емкостью (варикапы) 28
3.2.1. Общие сведения. 28
3.2.2. Экспериментальная часть. 28
4. Биполярные транзисторы... 33
4.1. Испытание слоев и выпрямительного действия биполярных транзисторов. 33
4.1.1. Общие сведения. 33
4.1.2. Экспериментальная часть. 33
4.2. Распределение тока в транзисторе и управляющий эффект тока базы.. 36
4.2.1. Общие сведения. 36
4.2.2. Экспериментальная часть. 37
4.3. Характеристики транзистора. 39
4.3.1. Общие сведения. 39
4.3.2. Экспериментальная часть. 39
4.4. Установка рабочей точки транзистора и исследование влияния резистора в цепи коллектора на коэффициент усиления по напряжению усилительного каскада с общим эмиттером 42
4.4.1. Общие сведения. 42
4.4.2. Экспериментальная часть. 42
4.5. Усилители на биполярных транзисторах. 44
4.5.1. Общие сведения. 44
4.5.2. Экспериментальная часть. 44
4.6. Регулятор напряжения (линейный) 48
4.6.1. Общие сведения. 48
4.6.2. Экспериментальная часть. 48
4.7. Регулятор тока. 50
4.7. Общие сведения. 50
4.7.2. Экспериментальная часть. 50
5. Униполярные (полевые) транзисторы... 52
5.1. Испытание слоев и выпрямительного действия униполярных транзисторов. 52
5.1.1. Общие сведения. 52
5.1.2. Экспериментальная часть. 52
5.2. Характеристика включения затвора полевого транзистора. 54
5.2.1. Общие сведения. 54
5.2.2. Экспериментальная часть. 54
5.3. Управляющий эффект затвора полевого транзистора n-типа. 56
5.3.1. Общие сведения. 56
5.3.2. Экспериментальная часть. 56
5.4. Выходные характеристики полевого транзистора. 59
5.4.1. Общие сведения. 59
5.4.2. Экспериментальная часть. 59
5.5. Усилители на полевых транзисторах. 63
5.5.1. Общие сведения. 63
5.5.2. Экспериментальная часть. 63
6. Тиристоры... 67
6.1. Диодный тиристор (симистор) 67
6.1.1. Общие сведения. 67
6.1.2. Экспериментальная часть. 67
6.2. Триодный тиристор. 70
6.2.1. Общие сведения. 70
6.2.2. Экспериментальная часть. 70
6.3. Фазовое управление тиристора. 74
6.3.1. Общие сведения. 74
7. Логические элементы... 77
7.1. Логический элемент AND (И) 77
7.1.1. Общие сведения. 77
7.1.2. Экспериментальная часть. 77
7.2. Логический элемент OR (ИЛИ) 79
7.2.1. Общие сведения. 79
7.2.2. Экспериментальная часть. 79
7.3. Логический элемент NOT (НЕ) 81
7.3.1. Общие сведения. 81
7.3.2. Экспериментальная часть. 81
7.4. Логический элемент NOT AND (И - НЕ) 82
7.4.1. Общие сведения. 82
7.4.2. Экспериментальная часть. 82
7.5. Логический элемент NOT OR (ИЛИ - НЕ) 84
7.5.1. Общие сведения. 84
7.5.2. Экспериментальная часть. 84
8. Операционные усилители.. 86
Введение. 86
8.1. Инвертирующий усилитель. 86
8.1.1. Общие сведения. 86
8.1.2. Экспериментальная часть. 87
8.2. Неинвертирующий усилитель. 90
8.2.1. Общие сведения. 90
8.2.2. Экспериментальная часть. 90
8.3. Операционный суммирующий усилитель. 92
8.3.1. Общие сведения. 92
8.3.2. Экспериментальная часть. 93
8.4. Операционный дифференциальный усилитель. 95
8.4.1. Общие сведения. 95
8.4.2. Экспериментальная часть. 95
8.5. Поведение операционного усилителя в динамике. 99
8.5.1. Общие сведения. 99
8.5.2. Экспериментальная часть. 100
Литература.. 104
Введение
Настоящее руководство по разделу «Электронные приборы и устройства» предназначено для подготовки к проведению базовых экспериментов по электротехнике и основам электроники на комплектном оборудовании, разработанном Уральским филиалом РНПО «РОСУЧПРИБОР» совместно с Южно-Уральским государственным университетом.
Описание каждого эксперимента содержит:
· общие сведения;
· задание и порядок его выполнения.
Раздел «Общие сведения» включает краткое введение в теорию соответствующего эксперимента. Для более глубокого изучения теоретического материала учащемуся следует обратиться к учебникам и компьютерным программам тестирования для проверки усвоения теории и оценки готовности к лабораторно-практическим занятиям.
В разделе «Экспериментальная часть» сформулированы конкретные задачи эксперимента, представлены схемы электрических цепей, таблицы и графики для регистрации и представления экспериментальных данных. В ряде случаев поставлены вопросы для более полного осмысления результатов эксперимента.
Выпрямительные диоды
Эффект p-n перехода в диодах
Общие сведения
Двухэлектродный полупроводниковый элемент - диод содержит n- и p -проводящий слои (рис. 1.1.1). В n-проводящем слое в качестве свободных носителей заряда преобладают электроны, а в p-проводящем слое - дырки. Существующий между этими слоями p-nпереход имеет внутренний потенциальный барьер, препятствующий соединению свободных носителей заряда. Таким образом, диод блокирован.
|
При прямом приложении напряжений («+» к слою p, «—» к слою n) потенциальный барьер уменьшается, и диод начинает проводить ток (диод открыт). При обратном напряжении потенциальный барьер увеличивается (диод заперт). В обратном направлении протекает только небольшой ток утечки, обусловленный неосновными носителями.