План-конспект урока на тему "Исследование работы диодов"

План-конспект

занятия по дисциплине ОП.04 «Электроника и микропроцессорная техника»

Преподаватель: Федотова Айыына Николаевна

Группа: ТЭПС-18

Время: 1 час 30 мин

Тема раздела: Электронные приборы

Тема занятия: Исследование работы диодов

Методы обучения: Лабораторный метод

Тип занятия: Урок закрепления знаний

Вид занятия: Лабораторная работа

Цели занятия:

Образовательная: изучить свойства полупроводникового диода

Воспитательная: сформировать культуру умственного труда обучающихся, развитие личностных качеств.

Развивающая: развивать умение анализировать, сравнивать, обобщать, делать выводы, техническое мышление обучающихся, память, точность в расчётах.

Оборудование к уроку:

• комплект учебно-лабораторного оборудования «ЭЦОЭ-СКМ-2»

Наглядно-дидактические материалы:

1. Методические рекомендации по проведению лабораторных работ

2. М.А.Жаворонков, А.В.Кузин.-4-е изд., испр. – М. : Издательский центр «Академия», 2011.-400 с. – (Сер. Бакалавриат)

3. Немцов М.В. Электротехника и электроника. М.: Издательский центр «Академия», 2012

ХОД ЗАНЯТИЯ:

Общие правила техники безопасности при выполнении лабораторной работы.

До начала работы на стендах студенты проходят инструктаж по технике безопасности и в последующем строго выполняют установленные правила:

1. Во время сборки электрических схем необходимо следить за тем, чтобы провода были плотно зажаты зажимами. Соединения проводов без зажимов должны быть изолированы. По возможности следует избегать пересечений монтажных проводов.

2. Электропитание к собранной схеме можно подключать только после разрешения преподавателя.

3. Категорически запрещается прикасаться голыми руками к металлическим зажимам, деталям, неизолированным проводам, когда цепь находится под напряжением.

4. Наличие напряжения на зажимах приборов или элементов схем следует проверять измерительным прибором, имеющим соединительные провода со щупами и изолированными ручками.

5. Запрещается производить какие-либо переключения цепи, когда она находится под напряжением. Всякие изменения в схеме производятся только с разрешения преподавателя, и после различных переключений она проверяется преподавателем.

6. Необходимо следить за тем, чтобы во время работы случайно не коснуться вращающихся частей электрических машин.

7. Следует проявлять осторожность при работе с обесточенными цепями, в которых включены конденсаторы и конденсаторные батареи.

8. При возникновении во время работы неисправностей в учебной установке, оборудовании или приборах, следует немедленно выключить напряжение питания и сообщить о неисправности преподавателю.

9. Запрещается оставлять под напряжением учебную схему и приборы.

Несоблюдение правил техники безопасности опасно для жизни и может привести к несчастным случаям.

Пострадавшим от тока должна быть оказана немедленная помощь. Необходимо как можно быстрее освободить пострадавшего от тока, для чего следует отключить установку, дать полный покой, расстегнуть пояс и одежду, обеспечить приток свежего воздуха, дать понюхать нашатырный спирт. Если пострадавший не подает признаков жизни, следует применять приемы искусственного дыхания. Во всех случаях поражения током следует вызвать врача.

Студенты, не выполняющие правила работы, лишаются права пользования лабораторией.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

«Исследование работы диодов»

1. Цель работы:

• изучить свойства и экспериментальным путем исследовать полупроводниковые диоды.

Оборудование: измерительные приборы, функциональный генератор, наборное поле; минимодули (диод КД226, резисторы 150 Ом, 220 Ом, 47 Ом, 330 Ом, 680 Ом, 1 кОм, 22 Ом, 33 Ом, 10 Ом, 150 Ом).

Правила техники безопасности: Общие правила техники безопасности при выполнении лабораторной работы.

1. Краткие теоретические сведения

Полупроводниковые диоды – это полупроводниковый прибор с одним p-n-переходом и двумя выводами, работа которого основана на свойствах p-n - перехода.

Основным свойством p-n – перехода является односторонняя проводимость – ток протекает только в одну сторону.

Условно-графическое обозначение (УГО) диода имеет форму стрелки, которая и указывает направление протекания тока через прибор.

Конструктивно диод состоит из p-n-перехода, заключенного в корпус (за исключением микромодульных бескорпусных) и двух выводов: от p-области – анод, от n-области – катод.

Т.е. диод – это полупроводниковый прибор, пропускающий ток только в одном направлении – от анода к катоду.

Рис 1. Строение диода и обозначение диода на схеме

Основной характеристикой полупроводникового диода служит вольт-амперная характеристика.

,

Где U – напряжение на p-n – переходе; – обратный (тепловой) ток; – температурный потенциал электрона.

Емкость диода С_д – емкость между выводами при заданном напряжении. При увеличении обратного напряжении (по модулю) емкость С_д уменьшается.

Выпрямительные диоды предназначены для преобразования переменного тока низкой частоты (обычно менее 50 кГц) в постоянны, т.е. для выпрямления. Их основными параметрами являются максимально допустимый прямой ток Iпр mах и максимально допустимое обратное напряжение Uo6p max. Данные параметры называют предельными – их превышение может частично или полностью вывести прибор из строя.

Универсальные диоды служат для выпрямления токов в широком диапазоне частот (до нескольких сотен мегагерц). Параметры этих диодов те же, что и у выпрямительных, только вводятся еще дополнительные: максимальная рабочая частота (мГц) и емкость диода (пФ).

Импульсные диоды предназначены для преобразования импульсного сигнала, применяются в быстродействующих импульсных схемах. Требования, предъявляемые к этим диодам, связаны с обеспечением быстрой реакции прибора на импульсный характер подводимого напряжения - малым временем перехода диода из закрытого состояния в открытое и обратно.

Стабилитроны - это полупроводниковые диоды, падение напряжения на которых мало зависит от протекающего тока. Служат для стабилизации напряжения.

Рис 2. Вольт-амперная характеристика стабилитрона

Чтобы избежать перегрузки, последовательно со стабилитроном включают балластный резистор. Величина его вычисляется следующим:

R_БАЛ = ( U_РАБ - U_CT) / (I_CT + I_Н)

Где U_РАБ – приложенное рабочее напряжение, U_CT – напряжение стабилизации стабилитрона испытываемого типа, I_CT – допустимый ток стабилизации, I_Н – ток в резисторе нагрузки R_Н, включенном параллельно стабилитрону.

1. Задания и порядок выполнения работы

3.1. Снять вольтамперную характеристику полупроводникового диода в прямом и обратном направлениях. Ознакомиться с лабораторной установкой, на наборном поле с помощью минимодулей и соединительных приборов соберите цепь и представьте для проверки преподавателю. К диоду при прямой полярности приложите напряжение постоянного тока U_ПР, величину которого изменять заменой резистора R1, измерьте с помощью амперметра соответствующие токи I_ПР и их значения занесите в таблицу.

Рис. 3

Таблица 1

3.2. Измените, полярность диода, переключите вольтметр, и повторите эксперимент при величинах обратных напряжений, указанных в табл. 2. Для получения напряжений больше 12 В соедините два источника последовательно. Полученные данные занесите в таблицу 2, постройте графики.

Рис. 4

Таблица 1

4. Контрольные вопросы по лабораторной работе:

1. Какой прибор называется полупроводниковым диодом?

2. Принцип работы полупроводникового диода.

3. Как определяются дифференциальные сопротивления диода?

4. Каким свойством обладает полупроводниковый диод?

5. Содержание отчета по лабораторной работе

1.Тема лабораторной работы

2. Цель работы

3. Выполненные расчеты

4. Вольтамперная характеристика диода, построенная по результатам экспериментов.

5. Вывод (сопоставление данных опытов и расчетов, объяснение полученных расхождений).

Домашнее задание: ответить на контрольные вопросы.