Полупроводниковые стабилитроны

ОТЧЕТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ

Полупроводниковые стабилитроны

1. Цель работы и краткая программа измерений

Изучение конструкции и принципов работы полупроводниковых стабилитронов. Изучение их основных параметров. Наблюдение изменения параметров стабилитронов от внешних факторов (температуры).

2. Схема измерительной цепи

стабилитрон схема полупроводниковый

G1 — источник питания 1-15 В; R1 — потенциометр 0-100 Ом;

R2 — балластный резистор 0-1 кОм; PA — цифровой амперметр;

VD — исследуемый стабилитрон; PV — цифровые вольтметры.

3. Предельно допустимые значения токов, напряжений и мощностей в цепях отдельных электродов прибора

Номера контактов

Наименование

Прибора

Основной тип пробоя

Uст

[В]

Iст.max [мА]

Iст.min [мА]

Pmax [мВт]

1-2

Д814А

Лавинный

8-9,5

29

3

280

1-3

КС133А

Туннельный

3,3

81

3

300

1-5

Д818Г

Термост

9

33

3

300

4. Необходимые расчеты

Снятые данные

Измерения при комнатной температуре (18 С)

Д814А

КС133А

Д818Г

U [В]

I [мА]

U [В]

I [мА]

U [В]

I [мА]

0,000

0,001

0,00

1,01

0,000

0,001

7,700

0,030

0,70

0,02

8,540

2,600

7,760

3,000

1,40

0,04

8,640

5,600

7,770

4,600

2,50

0,50

8,720

10,000

7,780

5,970

2,80

1,00

8,810

20,000

7,790

8,300

3,40

5,00

8,870

30,000

7,800

8,940

3,67

10,00

7,820

16,620

3,80

15,00

7,850

20,200

3,90

20,00

7,860

24,000

4,00

30,00

4,10

40,00

4,15

50,00

4,20

60,00

Измерения при температуре 60 С

Д814А

КС133А

Д818Г

U [В]

I [мА]

U [В]

I [мА]

U [В]

I [мА]

0,000

0,001

0,01

0,000

0,010

8,04

2,49

2,5

0,6

8,540

2,100

8,05

5,00

2,7

1

8,640

4,600

8,08

10,00

2,8

1,2

8,720

8,400

8,10

15,00

3,4

5,8

8,810

15,900

8,12

20,00

3,67

11,6

8,870

22,700

8,14

24,00

3,8

17

8,900

30,000

3,9

22,7

4

31,4

4,1

44,3

4,15

55,5

4,2

70

Лавинный диод Д814А

Изменение дифференциального сопротивления лавинного стабилитрона данного типа

Измерения при комнатной температуре (18 С)

UX [В]

IY [мА]

u [В]

dU [В]

dI [мА]

r [Ом]

7,7

0,03

7,716

0,032

1,07

29,90654

7,732

1,1

7,748

0,032

3

10,66667

7,764

4,1

7,78

0,032

4,9

6,530612

7,796

9

7,812

0,032

6,7

4,776119

7,828

15,7

7,844

0,032

8,3

3,855422

7,86

24

Измерения при температуре 60 С

8

0,03

8,014

0,032

2,17

14,74654

8,028

2,2

8,042

0,032

3,7

8,648649

8,056

5,9

8,07

0,032

5

6,4

8,084

10,9

8,098

0,032

6,4

5

8,112

17,3

8,126

0,032

6,7

4,776119

8,14

24

Читайте также:  Достаточность международных резервов как предпосылка обеспечения макрофинансовой стабильности

Расчет температурного коэффициента

I [мА]

I(U) (t=18C)

I(U) (t=60C)

K [мВ/С]

3,000

7,754

8,038

6,762

5,000

7,770

8,053

6,738

10,000

7,801

8,078

6,595

15,000

7,824

8,100

6,571

20,000

7,845

8,121

6,571

25,000

7,861

8,138

6,595

Из полученных данных и проведенных измерений можно сделать вывод либо о несоответствии заявленных рабочих диапазонов стабилитрона Д814А действительности, либо о нехватке данных о температурном режиме этих данных.

Температурный коэффициент принимает более или менее линейный горизонтальный вид лишь на участке от [-10; -25] мА, в то время как диапазон стабилизации [-3; -40] мА.

В остальном стабилитрон является диодом с проводимостью лавинного типа и имеет достаточно типичную ВАХ для данного типа приборов.

Туннельный диод КС133А.

Изменение дифференциального сопротивления лавинного стабилитрона данного типа

Измерения при комнатной температуре (18 С)

UX [В]

IY [мА]

u [В]

dU [В]

3,535

0,270

5,000

54,000

3,735

0,130

5,000

26,000

3,850

0,100

5,000

20,000

3,950

0,100

10,000

10,000

4,050

0,100

10,000

10,000

4,125

0,050

10,000

5,000

4,175

0,050

10,000

5,000

Измерения при температуре 60 С

3,535

0,270

5,800

46,552

3,735

0,130

5,400

24,074

3,850

0,100

5,700

17,544

3,950

0,100

8,700

11,494

4,050

0,100

12,900

7,752

4,125

0,050

11,200

4,464

4,175

0,050

14,500

3,448

Расчет температурного коэффициента

I [мА]

I(U) (t=18C)

I(U) (t=60C)

K [мВ/С]

10,000

3,652

3,601

-1,214

20,000

3,900

3,854

-1,095

30,000

4,011

3,988

-0,548

40,000

4,100

4,069

-0,738

50,000

4,150

4,127

-0,548

60,000

4,205

4,165

-0,952

Как и в случае со стабилитроном лавинной проводимости, паспортные характеристики расходятся с практическими. Однако можно наблюдать изменение знака температурного коэффициента по сравнению с лавинным диодом. Это означает что напряжение на нем при повышении температуры будет падать а ток расти. В наиболее линейном диапазоне [-25; -55] мА наблюдается незначительная величина температурного коэффициента 0,64 мВ/С.

Термокомпенсирующий диод Д818Г

Изменение дифференциального сопротивления лавинного стабилитрона данного типа

Измерения при комнатной температуре (18 С)

UX [В]

IY [мА]

u [В]

dU [В]

UX [В]

IY [мА]

8,540

2,600

8,573

0,066

1,700

38,824

8,606

4,300

8,639

0,066

2,800

23,571

8,672

7,100

8,705

0,066

4,500

14,667

8,738

11,600

8,771

0,066

7,600

8,684

8,804

19,200

8,837

0,066

10,800

6,111

8,870

30,000

Измерения при температуре 60 С

8,540

2,100

8,576

0,072

2,000

36,000

8,612

4,100

8,648

0,072

2,500

28,800

8,684

6,600

8,720

0,072

3,900

18,462

8,756

10,500

8,792

0,072

7,200

10,000

8,828

17,700

8,864

0,072

12,300

5,854

8,900

30,000

Читайте также:  Управление предпринимательским риском

Расчет температурного коэффициента

I [мА]

I(U) (t=18C)

I(U) (t=60C)

K [мВ/С]

5,000

8,639

8,669

0,714

10,000

8,716

8,742

0,619

20,000

8,806

8,834

0,667

25,000

8,841

8,875

0,810

30,000

8,872

8,911

0,929

Наблюдается аналогичная ситуация с паспортными данными. Однако следует обратить внимание на температурную зависимость в области стабилизации [-5; -23] мА: температурный коэффициент в которой наиболее стабилен. Он имеет здесь значение отрицательное, но меньше чем у лавинного стабилитрона, да и и его флуктуация несколько меньше чем у других.

Отрицательность коэффициента объясняется тем что зависимость от температуры лавинного процесса генерации носителей имеет более выраженный характер нежели при туннельном размножении, и, как следствие превалирует по своей величине, однако противоположность знаков туннельного и лавинного температурных коэффициентов компенсируют друг-друга.

В результате этого мы наблюдаем гораздо более устойчивую и относительно небольшую картину смещения напряжения и тока на диоде Д818Г от изменения температуры.

Рабочая прямая и расчет балластного сопротивления.

Рабочая характеристика строится по двум данным точкам:

Напряжение питания (без падения на сопротивлении), а следовательно ток — нулевой:

(-8В, 0мА)

И рабочей точке, определенной из графика при значении тока как

Границы стабилизации взяты не паспортные, а исходя из графика. Диапазон стабилизации выбран [-25; -55] мА.

(-4,0887; -40)

Формула прямой по двум точкам:

Откуда получаем значение в нуле:

Полученное сопротивление сравнимо с известным установленным в исследуемой цепи балластным сопротивлением 100 Ом.

Рассчитанное значение меньше реального на 2 Ома, что, как мне кажется, может являться причиной того, что не учтено последовательно включенное сопротивление самого диода (сопротивления его открытого перехода и материала).

Так, как в качестве нагрузки в схеме выступает разве что вольтметр с теоретически бесконечным сопротивлением, а следовательно нулевым током через него, мощность балластного резистора получилась 3,9 Вт, однако не следует забывать, что номинал мощности резистора следует увеличить, в случае включения в цепь нагрузки на RБ*IН.

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...