Напівпровідникового випрямляча за допомогою осцилографа

Мета роботи: дослідити випрямляючі схеми, виміряти коефіцієнт корисної дії випрямляча.

Прилади: діоди, електронний осцилограф, реостат, опір навантаження, двополюсний перемикач, трансформатор, амперметр, вольтметр, ватметр.

 

ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ

Випрямлячами називаються пристрої, за допомогою яких змінний струм може бути перетворений у струм постійного напрямку.

Для створення випрямлячів змінного струмі можуть бути використані прилади (складові елементи) з односторонньою провідністю, тобто ті, що проводять струм в одному напрямі значно краще, ніж у іншому (двоелектродна лампа, напівпровідникові діоди і т.д.). випрямлячі, що складаються тільки з таких приладів змінний струм за величиною і напрямом перетворюють у постійний струм за напрямом але пульсуючий за величиною. Розрізняють одно- та двопівперіодні випрямлячі.

Для перетворення пульсуючого струму постійного напряму у струм постійний як за напрямом, так і за величиною застосовують згладжуючи фільтри (певним чином з’єднані дроселі і конденсатори).

ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ

 

Дослідження випрямляючих схем

За допомогою осцилографа

1. Скласти схему згідно з рис. 1.19.1 ( – реостат, – опір навантаження 300 Ом).

Осцилограф (рис. 1.19.1) використовується з розгорткою за часом для спостереження форми напруги на опорі навантаження та вигляду залежності струму через активний опір навантаження випрямляча від часу.

2. Перемикаючи ключ (К) у положення І, ІІ, ІІІ замалювати осцилограми і записати покази амперметра.

 

Якщо двополюсний перемикач (К) знаходиться у положенні І, то одна половина випрямляча буде замкнута накоротко, а друга вимкнута. У цьому випадку випрямлення відсутнє: на осцилографі спостерігається синусоїда. Коли перемикач перевести у положення ІІ, то ввімкнеться один діод. Одержуємо однопівперіодне випрямлення. У положенні ІІІ перемикача до осцилографа приєднані обидві половини випрямляча. Одержуємо двопівперіодне випрямлення.

3. Скласти схему однопівперіодного випрямляча за рис. 1.19.2 ( –

300 Ом; – 1000 Ом; – від 100 до 1000 мкФ).

 

4. Дослідити роботу однопівперіодного випрямляча (рис. 1.19.2) в залежності від положення повзунка реостата . Проаналізувати роль конденсатора у даній схемі.

5. Зарисувати вид осцилограм для напруг.

6. Скласти схему двопівперіодного випрямляча (схема Герца) згідно з рис. 1.19.3 ( – опір навантаження 300 Ом; – 1000 Ом).

7.
За допомогою реостату встановити амплітудне значення напруги на виході випрямляча в інтервалі від 5 В до 8 В. Далі за допомогою реостата плавно зменшувати вхідну напругу до тих пір коли амплітудне значення напруги на виході випрямляча зменшиться практично до 0 В. зафіксуйте це положення реостата і переключить за допомогою ключа К1 осцилограф до входу випрямляча. Запишіть відповідне амплітудне значення вхідної напруги. Проаналізуйте отриманий результат з врахуванням результатів лабораторної роботи №1.18.

 

 

8. Зарисуйте вид характерних осцилограм для напруг.

 

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

1. Хід виконання роботи.

2. Робота електричних схем.

3. Пояснити одержану у вправах 1 і 2 залежність струму від напруги.

4. Пояснити однопівперіодне і двопівперіодне випрямлення змінного струму.

5. Електронно-дірковий перехід у напівпровідниках.

6. Пояснити роботу досліджуваних схем.

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №1.20

ВИВЧЕННЯ ФОТОЕЛЕКТРИЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ ФОТООПОРУ

Мета роботи: зняти вольт-амперну характеристику фотоопору; визначити залежності фотоструму від прикладеної до фотоопору напруги за незмінної освітленості.

Прилади: фотоопір, потенціометр, джерело світла, мікроамперметр, вольтметр, джерело постійного струму.

 

ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ

Речовини, що змінюють свої електричні опори під дією на них світла, називаються фотоопорами.

Світло, падаючи на опір, звільняє з його кристалічної ґратки електрони, тобто виникає явище внутрішнього фотоефекту. Переведені світлом в зону провідності електрони і «дірки», що утворилися на їх місці, в ґратці кристала під впливом прикладеного електричного поля починають рухатися: провідність кристала зростає, що рівноцінно зменшенню електричного опору досліджуваного зразка.

Фотоопір є звичайним напівпровідниковим омічним опором, що знаходиться між двома провідними електродами. За наявності в колі зовнішнього джерела струму і затемненого фотоопору, в колі протікатиме незначний струм, який зветься темновим. Якщо величина прикладеної напруги постійна, то сила струму в колі залежатиме від падаючого на нього світлового потоку.

ОПИС СХЕМИ

Схема електричного кола для зняття характеристик показана на рис. 1.20.1 Вона складається з фотоопору ФО, джерела постійного струму, потенціометра R, вольтметра V, мікроамперметра та ключа К.

ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ

1. Скласти електричне коло, як показано на рис. 1.20.1.

2. Змінюючи потенціометром від 0 до 8 В через один вольт напругу, прикладену до фотоопору, який знаходиться у затемненому місці, записати покази вольтметра і мікроамперметра.

3. Виконати завдання (2) за постійної освітленості фотоопору.

4. Подати постійну напругу на контакти фотоопору (1,5 – 2 В) і, змінюючи освітленість фотоопору (тобто наближаючи лампочку кожного разу на 5 см), записати покази мікроамперметра.

5. Побудувати вольт-амперні характеристики фотоопору: темнову і для заданої освітленості ƒ .

6. Побудувати світлову характеристику фотоопору ƒ , де – відстань від фотоопору до джерела світла (лампочки).

 

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

1. Чим обумовлена фотопровідність напівпровідників?

2. Від чого залежить фотопровідність?

3. Як влаштовані напівпровідникові фотоелементи?

4. Поясніть фізичний зміст темнової і світлової вольт-амперної характеристик.

ОПТИКА

 

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №1.21