Как было сказано выше, полупроводниковые диоды позволяют применять их в качестве выпрямителей переменного тока и создавать на их базе источники постоянного тока. В данном упражнении предлагается пронаблюдать результат выпрямляющего действия диода на экране осциллографа.
Для этой цели на лабораторной панели имеется генератор переменного напряжения небольшой мощности Г~, который начинает действовать при соединении его с источником питания Б5-48.
1.Соберите электрическую цепь по схеме, представленной на рис.6,а.
2.На источнике питания установите 8,5В и 0,01А.На осциллографе
С1-94 все кнопки утопите, ручку В/ДЕЛ поставьте в положение 0,1, ручку ВРЕМЯ/ДЕЛ – в положение 0,2. Попросите лаборанта или преподавателя проверить правильность Ваших действий.
3.Включите осциллограф, а затем источник питания в сеть 220В.
4.На лабораторной панели нажмите кнопку “U”. Проследите по схеме (рис.6,б), что при этом на вертикальный вход осциллографа Y подается переменное напряжение, вырабатываемое генератором Г~. Вы наблюдаете форму этого напряжения. Если изображение на экране неустойчивое, то устойчивости можно добиться с помощью ручек управления “Уровень” и “«”. Срисуйте вид наблюдаемого сигнала, начертите координатные оси.
5.Нажмите кнопку “I” на лабораторной панели (при этом кнопка U размыкается). В данном случае на вертикальный вход осциллографа подается напряжение с резистора R (см. схему на рис.6,б). Оно пропорционально току, протекающему через этот резистор, так что вид наблюдаемой кривой соответствует форме тока, протекающего через диод. Срисуйте эту осциллограмму, начертите оси координат.
Иногда на практике возникает необходимость выбрать из большой партии однотипных или близких по свойствам диодов несколько экземпляров с определенными признаками. В этом случае наиболее подходящим является способ, не связанный со снятием ВАХ по точкам в силу его длительности, но позволяющий быстро получать эту характеристику. Ниже мы предлагаем познакомиться с осциллографическим способом получения ВАХ, который не отличается большой точностью, но дает возможность получить качественный ответ просто и быстро.
5.Нажмите кнопку “ВАХ” на лабораторной панели. При таком включении на горизонтальный вход осциллографа (ось Х) поступает переменное напряжение от генератора, которое одновременно подается и на диод.
На вертикальный вход (ось Y) подается напряжение с резистора R, пропорциональное току диода. Луч осциллографа отклоняется в горизонтальном направлении на величину, пропорциональную приложенному к диоду напряжению, а в вертикальном – на величину, пропорциональную протекающему току. В результате возникает кривая зависимости тока диода от приложенного напряжения, т.е. его вольт-амперная характеристика [3]. Срисуйте и сравните полученную кривую с той, которую Вы построили по “точкам”.
Контрольные вопросы
1.Что такое полупроводники n- и p-типа?
2.Что такое p-n-переход и каковы его свойства? Что такое запирающий слой? С чем связано такое название?
3.Как устроен полупроводниковый диод? Что означает прямое и обратное направление включения диода?
4.Что общего между кристаллическим и вакуумным диодами и в чем различие?
5.Какие преимущества у кристаллического диода перед вакуумным и наоборот?
6.Почему при включении полупроводникового диода в обратном направлении ток через него не равен нулю? Существует ли обратный ток в вакуумном диоде?
7.Как получить ВАХ диода на экране осциллографа? В чем сходство и в чем отличие ВАХ, полученной на экране, с характеристикой, построенной «по точкам»?
8.Как получают постоянный ток из переменного с помощью полупроводниковых диодов?
Список рекомендуемой литературы
1.Калашников С. Г. Электричество. М.: Наука, 1977. С. 325—335.
2.Савельев И. В. Курс общей физики. М.: Наука, 1998. Кн.5. С. 242–250.
3.Физический практикум. Электричество и оптика. /Под ред. В.И.Ивероновой. М.: Наука, 1968. С. 206.
4.Перкальскис Б.Ш. Использование современных научных средств в физических демонстрациях. М.: Наука, 1971. С. 56-59.
