На рисунке представлены вольтамперные характеристики двух диодов

Вольтамперная характеристика

ВЫВОДЫ:

Контрольные вопросы И ЗАДАНИЯ

1.Что такое эмиссия электронов? Назовите виды эмиссии.

2.В чем состоит явление термоэлектронной эмиссии?

3.Пользуясь положениями зонной теории и основываясь на энергетической диаграмме, объясните, что называется работой выхода электрона из металла.

4.Записать и объяснить закон Богуславского-Ленгмюра и формулу Ричардсона – Дэшмана.

5.Объясните, почему вольтамперная характеристика диода позволяет определить работу выхода электронов из материала катода.

6.Объясните ход вольтамперной характеристики диода, связав его с процессами в области катода. Что такое ток насыщения?

7.Электровакуумный диод его устройство и использование для преобразования переменного тока в постоянный.

1.Показания амперметров в цепях с двумя одинаковыми вакуумными диодами связаны соотношением …	2.На рисунке представлены вольт-амперные характеристики трех диодов, катоды которых изготовлены из одного и того же материала, но находятся при разных температурах. В каком соотношении находятся температуры данных катодов?
3.На рисунке представлены вольт-амперные характеристики двух диодов, катоды которых находятся при одинаковой температуре, но изготовлены из различных материалов. В каком соотношении находятся плотности тока насыщения и работы выхода электронов из данных катодов?	4.Отношение работ выхода электронов из платины и цезия APt/ACs=1,58. Определите отношение абсолютных температур катодов, считая плотности токов насыщения одинаковыми.
5.Какой из нижеприведенных графиков наиболее точно отражает зависимость скорости электронов в электронно-лучевой трубке от разности потенциалов между катодом и ускоряющими анодами? Ответ подтвердить соответствующими формулами.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 26

ИНДУКЦИИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ОСИ КРУГОВОГО ТОКА

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

Приборы и оборудование:

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

Теоретическое обоснование работы

Описание лабораторной установки

Порядок выполнения работы

1.Расположить плоскость кольца в плоскости магнитного меридиана. Для этого магнитную стрелку поместить в центр кольца и при отключенном токе ориентировать плоскость кольца вдоль стрелки.

2.Включить установку в сеть и установить максимальный ток.

3.Измерить углы отклонения a₁ и a₂ магнитной стрелки от первоначального положения при прямом и обратном токе и найти среднее значение угла a_ср. Результаты измерений занести в таблицу.

4.Передвигая магнитную стрелку на 2 см вдоль оси, измерить углы отклонения стрелки, сохраняя постоянным ток. Результаты измерений занести в таблицу.

5.Для каждого положения магнитной стрелки определить теоретическое В_теор (по формуле ) и экспериментальное В_эксп (по формуле ) значения магнитной индукции.

6.На одном и том же графике построить зависимости В_эксп=f(х) и В_теор =f(х) . Сделать соответствующие выводы.

Дата добавления: 2016-10-23 ; просмотров: 1743 | Нарушение авторских прав

Вольт-амперная характеристика (ВАХ) — зависимость тока, протекающего через сопротивление, от напряжения на этом сопротивлении, выраженная графически. ВАХ могут быть линейными и нелинейными, и в зависимости от этого сопротивления и цепи, содержащие данные сопротивления, разделяются на линейные и нелинейные.

Итак, вольтамперная характеристика — зависимость электрического напряжения от силы тока в электрической цепи или её отдельных элементах (реостате, конденсаторе и др.). У линейных элементов электрической цепи вольтамперная характеристика — прямая линия.

При повышении напряжения, приложенного к полупроводнику, величина тока в нем возрастает значительно быстрее напряжения (рис. 1), т. е. наблюдается нелинейная зависимость между током и напряжением. Если при перемене напряжения U на обратное (—U) изменение тока в полупроводнике имеет такой же характер, но в обратном направлении, то такой полупроводник обладает симметричной вольтамперной характеристикой .

В полупроводниковых выпрямительных диодах подбором полупроводников с разного типа электропроводностью (n-типа и р-типа) добиваются несимметричной вольтамперной характеристики (рис. 2).

В результате этого при одной полуволне переменного напряжения полупроводниковый выпрямитель будет пропускать ток. Это ток, протекающий в прямом направлении Iпр, который быстро возрастает с повышением первой полуволны переменного напряжения.

При воздействии же второй полуволны напряжения система двух полупроводников (в плоскостном выпрямителе) не пропускает тока в обратном направлении Iобр. Очень незначительная величина тока Iобр протекает через р-n-переход вследствие наличия в полупроводниках неосновных носителей тока (электронов в полупроводнике р-типа и дырок в полупроводнике n-типа). Причиной этого является большое сопротивление переходного слоя (р-n-переход), возникающего между полупроводником р-типа и полупроводником n-типа.

С дальнейшим повышением второй полуволны переменного напряжения обратный ток Iобр начнет медленно возрастать и может достигнуть значений, при которых наступит пробой запорного слоя (р-n-перехода).

Рис. 1. Вольт-амперная характеристика полупроводника

Рис. 2. Несимметричная вольтамперная характеристика полупроводникового выпрямителя (плоскостной диод)

Чем больше отношение величины прямого тока к величине обратного тока (измеренных при одинаковых значениях напряжения), тем лучше свойства выпрямителя. Это оценивается величиной коэффициента выпрямления, представляющего собой отношение прямого тока I’пр к обратному I’обр при одной и той же величине напряжения:

Полупроводниковые приборы

Диоды.

Полупроводниковым диодом называется устройство, пред­ставляющее собой два соединенных полупроводника различ­ной проводимости.

Обозначение на схемах:

Катод

V или VD — обозначение диода

VS – обозначение диодной сборки

V7 Анод Цифра после V, показывает номер диода в схеме

Анод – это полупроводник P-типа Катод – это полупроводник N-типа

При приложении внешнего напряжения к диоду в прямом направлении («+» на анод, а « — » на катод) уменьшается потенциальный барьер, увеличивается диффузия – диод открыт (закоротка).

При приложении напряжения в обратном направлении увеличивается потенциальный барьер, прекращается диффузия – диод закрыт (разрыв).

Вольтамперная характеристика (ВАХ) полупроводникового диода.

U_{эл.проб.} = 10 ÷1000 В – напряжение электрического пробоя.

U_нас. = 0,3 ÷ 1 В – напряжение насыщения.

I_a и U_a – анодный ток и напряжение.

Участок I: – рабочий участок (прямая ветвь ВАХ)

Участки II, III, IV, — обратная ветвь ВАХ (не рабочий участок)

Участок II: Если приложить к диоду обратное напряжение – диод закрыт, но все равно через него будет протекать малый обратный ток (ток дрейфа, тепловой ток), обусловленный движением не основных носителей.

Участок III: Участок электрического пробоя. Если приложить достаточно большое напряжение, неосновные носители будут разгоняться и при соударении с узлами кристаллической решетки происходит ударная ионизация, которая в свою очередь приводит к лавинному пробою (вследствие чего резко возрастает ток)

Электрический пробой является обратимым, после снятия напряжения P-N-переход восстанавливается.

Участок IV: Участок теплового пробоя. Возрастает ток, следовательно, увеличивается мощность, что приводит к нагреву диода и он сгорает.

Вслед за электрическим пробоем, очень быстро следует тепловой, поэтому диоды при электрическом пробое не работают. Тепловой пробой — необратим.

Вольтамперная характеристика идеального диода (вентиля)

Основные параметры полупроводниковых приборов:

1. Максимально допустимый средний за период прямой ток (I_{ПР. СР.})

— это такой ток, который диод способен пропустить в прямом направлении.

Величина допустимого среднего за период прямого тока равна 70% от тока теплового пробоя.

По прямому току диоды делятся на три группы:

1) Диоды малой мощности (I_ПР.СР 10 А)

Диоды малой мощности не требуют дополнительного теплоотвода (тепло отводится с помощью корпуса диода)

Для диодов средней и большой мощности, которые не эффективно отводят тепло своими корпусами, требуется дополнительны теплоотвод (радиатор – кубик металла, в котором с помощью литья или фрезерования делают шипы, в результате чего возрастает поверхность теплоотвода. Материал — медь, бронза, алюминий, силумин)

2. Постоянное прямое напряжение (U_пр.)

Постоянное прямое напряжение – это падение напряжения между анодом и катодом при протекании максимально допустимого прямого постоянного тока. Проявляется особенно при малом напряжении питания.

Постоянное прямое напряжение зависит от материала диодов (германий — Ge, кремний — Si)

Германиевые диоды обозначают – ГД (1Д)

Кремниевые диоды обозначают – КД (2Д)

3. Повторяющееся импульсное обратное максимальное напряжение (U_{обр. max})

Электрический пробой идет по амплитудному значению (импульсу) U_{обр. max} ≈ 0.7U_{Эл. пробоя} (10÷100 В)

Для мощных диодов U_{обр. max}= 1200 В.

Этот параметр иногда называют классом диода (12 класс -U_{обр. max}= 1200 В)

4. Максимальный обратный ток диода (I_{max ..обр.})

Соответствует максимальному обратному напряжению (составляет единицы mA).

Для кремниевых диодов максимальный обратный ток в два раза меньше, чем для германиевых.

5. Дифференциальное (динамическое) сопротивление.

В зависимости от конструкции и материала диоды имеют различное назначение:

1. Выпрямительные диоды. Имеют большую площадь кон­такта и используются для выпрямления переменного тока.

2. Детекторные диоды. Имеют малую собственнуюемкостьперехода и используются для работы на высоких час­тотах.

3. Стабилитроны. Изготовляются из специального мате­риала, не разрушающегося при пробое. У такого диода при пробое напряжение остается постоянным. Применяется для ограничения электрических сигналов по току и напряжению. (Используются в стабилизаторах напряжения.)