Краткие теоретические сведения




Рассмотрим возможность использования программного пакета «Electronics Workbench» на примере измерения вольтамперной характеристики полупроводникового диода. Для этого можно применить всего лишь один универсальный прибор – мультиметр, но и в этом случае можно снять вольтамперную характеристику (ВАХ) диода или любого другого нелинейного двухполюсника.

Проще всего измерять напряжение на диоде в схеме (рис. 1.1), подсоединяя к диоду через резистор источники напряжения различной величины. Ток диода при этом можно вычислить по формуле:

(1.1)

где IПР - прямой ток диода, Е – напряжение источника питания, UПР - напряжение на диоде (прямое смещение).

Изменив полярность включения диода в той же схеме, можно снять ВАХ диода по той же методике и в обратном направлении:

(1.2)

где I ОБР - обратный ток диода, UОБР - напряжение на диоде (обратное смещение).

Точность таких измерений не высока из-за разброса сопротивлений у резисторов одного номинала. Если требуется получить более точную характеристику, используя только мультиметр, необходимо сначала измерить напряжение на диоде в схеме на рис. 1, а затем ток через диод в схеме на рис. 1.2. При этом можно пользоваться по-прежнему только мультиметром, подключая его то как вольтметр, то как амперметр.

Гораздо быстрее можно снять ВАХ диода, если применить метод вольтметра – амперметра [3]. Тогда, включив вольтметр и амперметр по схеме рис. 1.3, можно сразу видеть ток и напряжение на табло этих приборов.

Вольтамперная характеристика может быть получена путем измерения напряжений на диоде при протекании различных токов за счет изменения напряжения источника питания VS.

Рис. 1.1. Измерение напряжения на диоде при прямом смещении

Рис. 1.2. Измерение тока через диод при прямом смещении

Рис. 1.3. Снятие прямой ветви ВАХ диода с помощью вольтметра и амперметра

Наиболее быстро и удобно можно исследовать ВАХ, непосредственно наблюдая ее на экране осциллографа (схема на рис. 1.4). При таком подключении координата точки по горизонтальной оси осциллографа будет пропорциональна напряжению, а по вертикальной – току через диод. Поскольку напряжение на резисторе 1 Ом в вольтах численно равно току через диод в амперах, по вертикальной оси можно непосредственно считывать значения тока. Если на осциллографе выбран режим В/А, то величина, пропорциональная току через диод (канал В), будет откладываться по вертикальной оси, а напряжение (канал А) – по горизонтальной. Это позволяет получить вольтамперную характеристику непосредственно на экране осциллографа.

Рис. 1.4. Получение ВАХ диода на экране осциллографа

Обратите внимание, что при получении ВАХ с диода с помощью осциллографа на канал А вместо точного напряжения на диоде подается сумма напряжений на диоде и на резисторе 1 Ом. Ошибка из-за этого будет мала, так как падение напряжения на резисторе будет значительно меньше, чем напряжение на диоде. Но такое включение вызывает систематическую погрешность результата измерения.

Из-за нелинейности ВАХ диода его нельзя характеризовать величиной сопротивления как линейный резистор. Отношение напряжения на диоде к току через него U/I, называемое статическим сопротивлением, зависит от величины тока. В ряде схем на существенную постоянную составляющую тока диода накладывается небольшая переменная составляющая (обычно при этом говорят, что элемент работает в режиме малых сигналов). В этом случае интерес представляет дифференциальное (или динамическое) сопротивление dU/dI. Величина динамического сопротивления зависит от постоянной составляющей тока диода, определяющей рабочую точку на вольтамперной характеристике.



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2017-06-11 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: