Інформація для вчителів
Опис
Експериментальна установка
діоди - це кремнієві діоди з високим легуванням і області. У прямому напрямку вони поводяться як звичайні кремнієві діоди. Коли напруга подається в зворотному напрямку, в дуже вузькому прикордонному шарі генерується висока напруга електричного поля. Коли напруга, залежна від обраного легування, пробивна напруга, перевищується, пари носіїв заряду вивільняються під впливом електричного поля, що призводить до сильного збільшення інтенсивності струму. Це зменшує опір діода. Якщо зовнішня напруга збільшується далі, струм діода різко зростає і викликає зростаюче падіння напруги на послідовному резисторі, в той час як напруга на діоді зростає лише дуже незначно.
Додаткова інформація для вчителів (1/2)
Попередні знання
Учні повинні знати, як працює звичайний діод.
Принцип
діод (також стабілітрон) - це діод, який призначений для постійної роботи в зворотному напрямку в діапазоні напруги пробою. Рівень цієї напруги пробою є основною характеристикою діода і вказується в технічному паспорті. Це досягається за рахунок сильно легованого і сильно легованого шарів. Сильна рекомбінація обох шарів призводить до дуже малої товщини переходу і, таким чином, до високої напруги поля в області переходу.
Додаткова інформація для вчителів (2/2)
Мета навчання
Учні повинні за допомогою експерименту побачити, чим Z-діод відрізняється від звичайного випрямляючого діода.
Завдання
Дослідіть залежність між силою струму і напругою на діоді в прямому і зворотному напрямках.
Інструкції з техніки безпеки
До цього експерименту застосовуються загальні інструкції щодо безпечного проведення експериментів під час викладання природничих наук.
Інформація для учнів
Мотивація
Діод - це електронний компонент, який пропускає струм в одному напрямку і блокує потік струму в іншому напрямку.
діод (також стабілітрон) - це діод, який призначений для постійної роботи в зворотному напрямку в діапазоні напруги пробою. Рівень цієї напруги пробою є основною характеристикою діода і вказується в технічному паспорті. Це досягається за рахунок сильно легованого і сильно легованого шарів. Сильна рекомбінація обох шарів призводить до дуже малої товщини переходу і, таким чином, до високої напруги поля в області переходу.
Електронні компоненти
Матеріал
| Позиція | Матеріал | Пункт №. | Кількість |
|---|---|---|---|
| 1 | З'єднувальний, прямий, модуль SB | 05601-01 | 3 |
| 2 | З'єднувальний, кутовий, модуль SB | 05601-02 | 3 |
| 3 | З'єднувальний, Т-подібний, модуль SB | 05601-03 | 2 |
| 4 | З'єднувальний, розімкнутий, модуль SB | 05601-04 | 2 |
| 5 | З'єднувальний, прямий з роз'ємом, модуль SB | 05601-11 | 1 |
| 6 | З'єднувальний, кутовий з роз'ємом, модуль SB | 05601-12 | 1 |
| 7 | Опір 50 Ом, модуль SB | 05612-50 | 1 |
| 8 | Опір 100 Ом, модуль SB | 05613-10 | 2 |
| 9 | Z-Діод, модуль SB | 05652-00 | 1 |
| 10 | З'єднувальний провідник, 250 мм, червоний | 07360-01 | 1 |
| 11 | З'єднувальний провідник, 250 мм, синій | 07360-04 | 1 |
| 12 | З'єднувальний провідник, 500 мм, червоний | 07361-01 | 2 |
| 13 | З'єднувальний провідник, 500 мм, синій | 07361-04 | 2 |
| 14 | PHYWE Джерело живлення пост. струм: 0...12 В, 2 A / змін. струм: 6 В, 12 В, 5 A | 13506-93 | 1 |
| 15 | Аналоговий мультиметр, 600 В AC/DC, 10A AC/DC, 2 МОм, захист від перевантаження | 07021-11 | 2 |
| 16 | Кишеньковий ліхтарик, без батарейки, середній | 08164-00 | 1 |
| 17 | Батарейка 1.5 В (тип C) R14 (IEC-тип) (2 шт.) | 07400-00 | 2 |
Підготовка
частина 1
- Зберіть електричне коло, як показано на рис. 1 і 2. Полюс Z-діода встановіть у прямому напрямку. Виберіть діапазон вимірювання 1 В і 30 мА. Зверніть увагу на правильну полярність і правильне підключення вимірювальних приладів.
частина 2
- Змініть електричну схему, як показано на рис. 3 і 4.
Примітка:Зверніть увагу на зміну полярності діода! Перемкніть діапазон вимірювання напруги на 10 В-.
Рис. 1
Рис. 2
Рис. 3
Рис. 4
Виконання роботи
частина 1
- Увімкніть блок живлення. Збільшуйте напругу на блоці живлення з кроком в 1 В від 0 В до 10 В. Виміряйте пряму напругу і пряму силу струму . Запишіть виміряні значення в таблицю 1 протоколу.
- Встановіть на блоці живлення напругу 0 В і вимкніть його.
частина 2
- Увімкніть блок живлення. Знову збільшуйте напругу з кроком 1 В від 0 В до 10 В. Виміряйте зворотну напругу і зворотню силу струму . Враховуючи зміну полярності діода, занесіть виміряні значення в таблицю 2 як від'ємні.
- Вимкніть блок живлення.
Протокол
Результат
[В]
[В]
-10
-9
-8
-7
-6
-5
[мА]
[В]
[В]
-4
-3
-2
-1
0
1
[мА]
[В]
[В]
2
3
4
5
6
7
[мА]
[В]
[В]
8
9
10
[мА]
Завдання (1/4)
Вставте слова в тексті! Z-діод блокує електричне коло і не пропускає ____. Ця властивість Z-діода існує лише до тих пір, поки ____, прикладена до ____, не перевищить певне ____. Це значення називається ____.
Завдання (2/4)
Чим Z-діод відрізняється від звичайного випрямляючого діода?
Завдання (3/4)
Вставте слова у відповідні пробіли! Резистор R_3 використовується для утримання ____ нижче ____ діода. Це необхідно, оскільки ____ потужності може призвести до пошкодження ____ діода.
Завдання (4/4)
Побудуйте графік значень з таблиці 1.
Прочитайте з вольт-амперної характеристики, наскільки сильно змінюється напруга в зворотному напрямку при збільшенні струму від 20 мА до 30 мА. Як можна використати цю характеристику Z-діода?