Как снять вах диода с помощью осциллографа
Перейти к содержимому

Как снять вах диода с помощью осциллографа

  • автор:

СПОСОБЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ

Снятие ВАХ диода при помощи вольтметра и амперметра

На рисунке 4 изображена принципиальная схема, позволяющая исследовать ВАХ pn-перехода, функции которого выполняет полупроводниковый диод Д. Показанное на схеме включение реостатов и позволяет осуществлять плавную регулировку напряжения на электродах диода в большом диапазоне значений. Двухполюсной ключ К предназначен для изменения полярности питающего цепь напряжения. Так как диод представляет собой последовательное соединение полупроводника и запирающего слоя, а вольтметр фиксирует полное падение напряжения (не только на запирающем слое), то выражение (2), вообще говоря, следует записывать так:

где — напряжение на электродах диода, — падение напряжения на слое полупроводника сопротивлением R. Согласно (2) и (3) при (в прямом направлении) и при больших значениях величина , и формулы могут быть переписаны в виде:

то есть с ростом напряжения ток возрастает экспоненциально.

При ещё большем напряжении, когда падение напряжения на слое полупроводника становится соизмеримым с падением напряжения на электродах диода, следует писать:

Дифференцируя выражение (3) по и исключая из производной напряжение , можно убедиться, что при большом прямом токе характеристика становится линейной и дифференциальное сопротивление диода устремляется к постоянной величине:

Если сопротивление запирающего слоя много больше сопротивления полупроводника, то, пренебрегая величиной и логарифмируя выражение (2), получаем линеаризованную ВАХ диода:

которая позволяет экспериментально определить величину коэффициента (ток насыщения при этом определяется по ВАХ, показанной на рисунке 3).

Схема экспериментальной установки изображена на рисунке 4. Реостаты и предназначены для плавной регулировки напряжения на электродах диода Д в широких пределах. Ключ К предназначен для изменения полярности напряжения. Снятие ВАХ рекомендуется начинать с максимальной величины обратного тока (правое по схеме положение ключа К) в сторону уменьшения. По достижении =0 следует при помощи переключателя К изменить полярность напряжения и продолжать снимать зависимость вплоть до величины .

В ходе работы при пользовании ключом следует помнить о соблюдении полярности измерительных приборов.

Снятие ВАХ диода при помощи осциллографа

Схема экспериментальной установки показана на рисунке 5. Питание цепи осуществляется от ЛАТРа через понижающий трансформатор Тр. На электродах диода действует переменное напряжение, которое подаётся на горизонтально отклоняющие пластины электронного осциллографа ЭО. На вертикально отклоняющие пластины осциллографа подаётся напряжение с резистора R. Поскольку это напряжение пропорционально силе тока в цепи, то вертикальное отклонение электронного луча осциллографа позволяет измерять силу тока, соответствующую разности потенциалов на электродах диода (см. лабораторную работу «Изучение электронного осциллографа»).

Как строить ВАХ на осциллографе?

Как правильно строить ВАХ на осциллографе?
По видео ЧИП-И-ДИП сказано, что для построения ВАХ необходимо использовать вход Х в качестве
вольтметра, а вход Y как «амперметр». На осциллографе как я понимаю, на осях X и Y невозможно отложить ничего,
кроме Амплитуды и периодов электрического тока.. .

Каждая из 2 линий осциллографа, выводит свой график.. .
Как в видео http://www.youtube.com/watch?v=n7d-WgT-1Gg на осциллографе сформировали ВАХ?
(у осциллографа для этого должен быть особый режим для этого?)

У него (осциллографа) должен быть вход «X».
С генератора изменяющегося напряжения (закон изменения и частота не важны) сигнал подаётся на исследуемый двухполюсник.

На вход «Y» подаётся сигнал «с генератора изменяющегося напряжения»
На вход «X» подаётся сигнал пропорциональный току через исследуемый двухполюсник.

Как снять вах диода с помощью осциллографа

2.13. Получение вольт-амперной характеристики двухполюсника

(резистора, диода, стабилитрона) на экране осциллографа

Напомним, что вольт-амперной характеристикой называют зависимость силы протекающего через элемент тока от приложенного к нему напряжения. При этом напряжение должно изменяться по величине и полярности.

Для получения вольт-амперной характеристики (ВАХ) резистора на экране осциллографа необходимо, чтобы отклонение луча по оси “У” осциллографа было пропорционально току, протекающему через резистор, а по оси “Х” — напряжению на его концах. Отклонение луча по оси “У” осциллографа проградуировано в вольтах на деление. Если параллельно входу “У” подключить известный резистор небольшого сопротивления, то, зная падение напряжения на этом резисторе, можно определить протекающий через него ток. Поэтому можно проградуировать вход “У” в миллиамперах на деление, если напряжение снимается с эталонного резистора Rэт (резистора известного сопротивления).

Пусть нам необходимо получить по оси У коэффициент отклонения 1мА/дел. Рассчитаем, чему должно быть равно сопротивление эталонного резистора. В осциллографе необходимо выбрать наименьший коэффициент отклонения в В/дел по оси У. Это следует из общего требования к приборам для измерения тока (падение напряжения на амперметре должно быть как можно меньше, чтобы не изменять режим работы исследуемой цепи). Для осциллографа ОМЛ-3М минимальный коэффициент отклонения 0,01 В/дел. Из закона Ома для участка цепи следует, что Rэт равно частному от деления коэффициен та отклонения по напряжению на коэффициент отклонения по току.

Для наблюдения вольт-амперной характеристики резистора на экране осциллографа последовательно с исследуемым резистором подключают эталонный резистор Rэт (резистор известного сопротивления). Возможны две схемы подключения (рис. 2.22 а, 2.22 б). Рассмотрим схему рисунка 2.21а. В ней корпус осциллографа подключен к точке соединения резисторов Rэт и R. Напряжение с резистора Rэт подается на вход “У” осциллографа, а напряжение с исследуемого резистора R подается на вход “Х” осциллографа. В схеме рисунка 2.21б корпус осциллографа подключается к нижнему (по схеме) выводу резистора Rэт, вход “У” — к точке соединения эталонного и исследуемого резисторов, а вход “Х” — к верхнему (по схеме) выводу исследуемого резистора.

ВАХ резистора представляет собой прямую линию, которая на экране осциллографа может располагаться в любом из квадрантов в зависимости от схемы подключения осциллографа и от того, куда отклоняется электронный луч осциллографа при подаче на его вход положительного потенциала относительно корпуса. Пусть, например, в осциллографе при подаче на входы “У” и “Х” положительного потенциала относительно корпуса смещение луча происходит вверх и вправо (чаще всего в осциллографах реализован именно такой вариант). Тогда ВАХ резистора, получаемая с помощью схемы рис. 2.21а, будет расположена во втором и четвертом квадрантах.

Если в осциллографе не предусмотрена регулировка коэффициента отклонения по оси Х, то на вход Х ставят переменный резистор, включая его по схеме потенциометра (рис. 2.25).

Теперь рассмотрим получение вольт-амперной характеристики диода – сначала по точкам, а затем – на экране осциллографа. При снятии ВАХ диода по точкам необходимо учитывать способы подключения амперметра и вольтметра в зависимости от сопротивления участка цепи, на котором измеряют ток и напряжение. При снятии по точкам прямой ветви вольт-амперной

характе ристики диода измерительные приборы подключают по схеме рисунка 2.22а, так как внутреннее сопротивление вольтметра значительно больше прямого сопротивления диода. Для снятия начального участка ВАХ диода необходимо использовать вольтметр с большим внутренним сопротивлением (более 1 МОм), так как в противном случае погрешность измерений оказывается весьма существенной за счет больших токов, протекающих через вольтметр (сравнимых с токами, протекающими через диод).

При снятии по точкам обратной ветви вольт-амперной характеристики диода измерительные приборы подключают по схеме рисунка 2.22 б. Так как внутреннее сопротивление амперметра значительно меньше обратного сопротивления диода и напряжение Uв, измеряемое вольтметром, будет примерно равно напряжению на диоде Uд. В выражении Uв=Uд+Uа можно пренебречь величиной напряжения на миллиамперметре Uа по сравнению с величиной Uд.

Схему рисунка 2.22б можно использовать и для снятия прямой ветви ВАХ диода, если внутреннее сопротивление миллиамперметра будет существенно меньше прямого сопротивления диода. Схему рисунка 2.22а можно использовать и для снятия обратной ветви ВАХ диода, если внутреннее сопротивление вольтметра будет существенно больше обратного сопротивления диода. В этом случае изменить схему рисунка 2.22б для снятия прямой ветви, а схему рисунка 2.22а для снятия обратной ветви ВАХ диода можно двумя способами: либо изменяя полярность источника питания, либо изменяя полярность подключения исследуемого диода.

Преобразуем рассмотренные схемы в схемы для получения ВАХ диода на осциллографе. Роль миллиамперметра будет выполнять вход Y с эталонным резистором, а роль вольтметра – вход X . На экране осциллографа обычно наблюдают одновременно прямую и обратную ветви ВАХ диода, используя для этого переменное напряжение. Соответственно получаются 4 варианта подключения приборов для наблюдения ВАХ диода на экране осциллографа (рис. 2.23).

Осциллограммы, получающиеся для каждого варианта подключения диода и эталонного резистора, приведены на рисунке 2.24. Эти осциллограммы соответствуют стандартному подключению каналов X и Y осциллографа, когда при подаче относительно корпуса положительного потенциала на вход X осциллографа отклонение луча происходит вправо, а при подаче положительного потенциала на вход Y луч отклоняется вверх.

Рассмотрим особенности наблюдения ВАХ полупроводникового стабилитрона на экране осциллографа ОМЛ-3М. Стабилитрон – это специальный полупроводниковый диод, в котором используется обратная ветвь характеристики в области лавинного пробоя. Обратная ветвь вольт-амперной характеристики стабилитрона – это зависимость тока, протекающего через обратно смещенный p — n переход стабилитрона, от приложенного к нему напряжения. Напряжение стабилизации стабилитронов равно единицы и десятки вольт (более подробные сведения о стабилитронах приведены в главе 3). Коэффициент отклонения по оси Х у осциллографа ОМЛ-3М не регулируется и равен примерно 0,35 В/дел. По горизонтали на экране осциллографа 8 делений, следовательно, максимальное напряжение, подаваемое на вход Х осциллографа, не должно превышать 2,8 В. Поэтому для наблюдения ВАХ стабилитрона на экране осциллографа ОМЛ-3М (рис. 2.25) к входу Х осциллографа необходимо подключить регулируемый делитель напряжения (переменный резистор, включенный по схеме потенциометра).

Калибровку входа Х осциллографа можно выполнить двумя способами.

1 способ: подать на вход регулируемого делителя известное постоянное напряжение, например, 12 В, и, вращая ось переменного резистора, добиться смещения электронного луча на необходимое число делений, например, на 6 делений. В этом случае коэффициент отклонения по оси Х будет 2 В/дел.

2 способ: подать переменное напряжение одновременно на вход У и на вход переменного резистора, подключенного ко входу Х. Вращая ось переменного резистора, добиваются того, чтобы прямая располагалась под углом 45 ° . В этом случае коэффициенты отклонения по оси У и оси Х будут одинаковыми.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.