EdPro Amperia

Вольт-амперна характеристика напівпровідникового діода

Мета: дослідити властивості напівпровідникового діода.

Обладнання та матеріали
Джерело струму
Мультиметр - 2 шт.
З’єднувальні провідники
Випрямний напівпровідниковий діод
Стабілітрон *
Світлодіод *

* Для додаткових експериментів.

Дослід здійснено за допомогою набору для проведення лабораторних та демонстраційних робіт з курсу електрики та магнетизму EdPro AMPERIA

ПІДГОТОВКА ДО ПРАКТИЧНОГО ЗАНЯТТЯ


1
Підготуйте необхідне для виконання експериментів обладнання та переконайтеся у його справності .
Інформацію про комплектацію набору EdPro Amperia та інструкцію з його використання можна знайти за посиланням https://amperia.edpro.ua/instruction.
Мультиметри *
Випрямний напівпровідниковий діод *
Стабілітрон
З’єднувальні
провідники
Світлодіод
Джерело струму

* Є можливість виконати цю роботу і з одним мультиметром.


2
Роздрукуйте роздаткові матеріали для учнів відповідно до кількості робочих груп. Набір EdPro Amperia призначений для роботи групи з 4-х учнів.
Роздаткові матеріали з лабораторної роботи можна завантажити, натиснувши на кнопку "МАТЕРІАЛИ ДЛЯ УЧНІВ".

3
Перед початком практичної роботи нагадайте учням основні поняття та закони до цієї теми, а також ознайомте їх з технікою безпеки.
ТЕХНІКА БЕЗПЕКИ
Якщо струм, який проходить через елементи електричного кола, буде більшим за 0.5 А, вони можуть вийти із ладу, ставши при цьому дуже гарячими та призвести до опіків.
У випадку неправильного під’єднання провідників у колі може відбутися коротке замикання. Хоча джерело струму EdPro Amperia має програмний захист від короткого замикання, все ж варто уникати такої ситуації.
Повний текст рекомендацій з техніки безпеки під час роботи з набором EdPro Amperia доступний за посиланням https://amperia.edpro.ua/safety.

ОСНОВНІ ПОНЯТТЯ ТА ЗАКОНИ

Діод
Напівпровідниковий діод
Діод — нелінійний прилад, що по-різному пропускає струм залежно від напрямку: добре пропускає прямий струм (як тільки досягнуто “напруги відкривання”) і майже не пропускає зворотній струм (у діапазоні напруг менших за значення “напруги пробою”).
Напівпровідниковий діод складається з двох напівпровідників різних типів: p- та n-провідності, тобто містить один p-n перехід. На умовному позначенні “стрілка” діода вказує на напрямок, у якому пристрій пропускає струм.
Основні характеристики типових діодів
Діоди бувають різні
Напруга відкривання:
Вольт-амперна характеристика та поведінка дуже сильно залежать від типу пристрою. Деякі з різновидів діодів:
0.05 - 1 В
Максимальний прямий струм:
Максимальний зворотний струм — у напрямку від катода до анода (до пробою)
Напруга пробою, при якій діод починає пропускати струм у зворотному напрямку:
500 - 1000 мА
100 нА - 100 мкА
20 - 1000 В
Коли діод відкрився, для більшості розрахунків можна вважати, що спад напруги на ньому постійний і не залежить від струму.
Випрямні діоди перетворюють змінний струм на постійний;
Діоди Шоткі мають малі значення напруги відкривання;
Імпульсні — із малим часом перехідних процесів, можуть працювати на високій частоті;
Варикапи мають змінну ємність, залежно від зворотної напруги;
Детекторні використовуються в детекторах сигналів, наприклад, радіоприймачах;
Стабілітрони (діоди Зенера) можуть працювати в режимі пробою, використовуються як джерела опорної напруги;
Світлодіоди є джерелами світла при проходженні струму.

ХІД РОБОТИ З НАБОРОМ AMPERIA


1
Мультиметр в ролі вольтметра.
Ампермерт
Вольтметр

2
Мультиметр в ролі амперметра.
Ампермерт
Вольтметр
Зверніть увагу!
До набору EdPro Amperia входить програмне забезпечення, що дозволяє знімати покази величини струму в автоматичному режимі для заданого користувачем діапазону напруги. Це дає змогу будувати вольт-амперні характеристики різних пристроїв, а також порівнювати їхні криві між собою.
Детальні інструкції з налаштування та використання програмного забезпечення EdPro Amperia доступні для завантаження онлайн: https://amperia.edpro.ua/amperia-software

3
Якщо у вас є тільки один мультиметр Amperia, то ним потрібно вимірювати струм, а в ролі вольтметра скористатися блоком живлення. У такому випадку хід роботи буде наступним:
Мультиметр в ролі амперметра.
Ампермерт
Вольтметр
Блок живлення в ролі вольтметра.
До таблиці результатів вносимо фактичне виміряне значення напруги, а не бажане її значення, що встановлене за допомогою ручки керування. Різниця між цими значеннями може бути спричиненою впливом температури, залежністю від заряду акумулятора, тощо.

4
Ампермерт
Вольтметр

ТЕХНІЧНА СПЕЦИФІКАЦІЯ

Напруга відкривання:
0.93 - 1.1 В
Максимальний прямий струм:
Максимальний зворотний струм (до пробою)
Напруга пробою
1 А
0.05-10 мкА t =25°С
1000 В
Випрямний діод - 1N4007

Напруга відкривання:
0.8 - 0.9 В
Максимальний прямий струм:
Максимальний зворотний струм (до пробою)
Напруга пробою
500 мА
100 мкА t = 25 °С
3.3 В
Стабілітрон 1N4728A
Максимальний зворотний струм (після пробою)
276 мА t = 25 °С. Допустимі
короткочасні (1/20 секунди)
стрибки до 1380 мА.

Колір:
білий, 5500 K
Максимальна яскравість:
Типовий спад напруги:
Максимальний прямий струм:
2 кд
2.5 В
30 мА
Світлодіод - FYL-8003UWC
Робоча напруга:
3.5 В
Напруга пробою:
5 В
Зверніть увагу!
Перш ніж приступити до експерименту, розмістіть магнітну стрілку на столі та визначіть її орієнтацію. Потрібно переконатися, що поруч із стрілкою немає сильних магнітів чи увімкнутих електропристроїв. Для цього перевіряємо, чи стрілка не змінює свій напрямок (назвемо його “нормальним”), коли ми рухаємо пристроєм по поверхні стола в будь-якому напрямку.

Для проведення досліду потрібно використовувати якомога довші провідники.
Лабораторні роботи для учнів

Для перегляду учнівської частини лабораторних робіт потрібно бути залогованим у систему.

Натисніть на кнопку "Реєстрація" нижче та пройдіть процедуру реєстрації.


У випадку, якщо ви уже реєструвалися на нашому сайті - натисніть кнопку "Вхід" та увійдіть у систему, використовуючи ваші логін та пароль.