Інформація для вчителів
Опис
Експериментальна установка
Світлодіоди (LED) - це переходи, виготовлені з або . Залежно від заданої довжини хвилі світла, підкладки легують різними елементами.
Якщо переходи підключити до джерела струму в прямому напрямку, електрони і дірки заповнюють прикордонний шар і рекомбінують там. У цьому процесі витрачена енергія вивільняється у вигляді видимого або інфрачервоного світла.
Додаткова інформація для вчителів (1/2)
Попередні знання
Учні повинні знати, як працює звичайний діод.
Принцип
При роботі в зворотному напрямку світлодіод поводиться як звичайний діод. Однак максимальна зворотна напруга досить низька. У деяких випадках вона становить менше 10 В.
Додаткова інформація для вчителів (2/2)
Мета навчання
Під час експерименту учні повинні зрозуміти, як працює світлодіод.
Завдання
- Дослідіть залежність між силою струму і напругою на світлодіоді в прямому і зворотному напрямках та електричною потужністю, що поглинається діодом.
- Перевірте здатність світлодіодів визначати тип струму та полярність джерел струму.
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.
Світлодіоди (LED) - це переходи, виготовлені з або . Залежно від заданої довжини хвилі світла, підкладки легують різними елементами. Якщо переходи підключити до джерела струму в прямому напрямку, електрони і дірки заповнюють прикордонний шар і рекомбінують там. У цьому процесі витрачена енергія вивільняється у вигляді видимого або інфрачервоного світла.
Електронні компоненти
Матеріал
| Позиція | Матеріал | Пункт №. | Кількість |
|---|---|---|---|
| 1 | З'єднувальний, прямий, модуль SB | 05601-01 | 3 |
| 2 | З'єднувальний, кутовий, модуль SB | 05601-02 | 4 |
| 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 | Світлодіод, червоний, модуль SB | 05654-00 | 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 |
Підготовка
частина 1
- Поставте експеримент як показано на рис. 1 і рис. 2. Встановіть діапазони вимірювання 10 В і 30 мА.
частина 2
- Поставте експеримент як показано на рис. 3 і рис. 4 і встановіть напругу постійного струму 6 В.
Рис. 1
Рис. 2
Рис. 3
Рис. 4
Виконання роботи (1/2)
частина 1
- Увімкніть блок живлення і поступово збільшуйте напругу, починаючи з 0 В. Виміряні значення сили струму та напруги на діодах запишіть до таблиці в протоколі.
- Вимкніть блок живлення. Вставте світлодіод з протилежною полярністю в електричне коло, як показано на рис. 5 і рис. 6.
- Увімкніть блок живлення та визначте виміряні значення сили струму та напруги у такий самий спосіб. Отримані значення запишіть до таблиці 1. Оскільки полярність діода було змінено, значення напруги запишіть у таблицю як від'ємні значення. Вимкніть джерело живлення.
Рис. 5
Рис. 6
Виконання роботи (2/2)
частина 2
- Завдання 1:Встановіть напругу постійного струму на 6 В і увімкніть блок живлення.
- Спостерігайте за світлодіодом, потім поверніть його на 180° (рис. 7 і рис. 8) і знову поспостерігайте за ним. Запишіть свої спостереження.
- Переключіть з'єднувальні провідники на блоці живлення на змінну напругу 6 В.
- Завдання 2:Проведіть спостереження і знову під'єднайте світлодіод так само, як і для постійної напруги. Запишіть свої спостереження. Вимкніть джерело живлення.
Рис. 7
Рис. 8
Протокол
Таблиця
[В]
-12
-10
-8
-6
-4
[В]
[В]
[В]
[В]
[В]
-2
0
2
4
6
[В]
[В]
[В]
8
10
12
Спостереження (1/2)
Запишіть свої спостереження щодо завдання 1 2-ої частини експерименту.
Спостереження (2/2)
Запишіть свої спостереження щодо.завдання 2 2-ої частини експерименту.
Завдання (1/5)
Опишіть характеристичну криву та її зв'язок з випромінюванням діода. Порівняйте характеристичну криву зі звичайним кремнієвим діодом.
Завдання (2/5)
Яка максимальна електрична потужність поглинається світлодіодом? Порівняйте з електричною потужністю лампи розжарювання для низьких напруг.
Завдання (3/5)
Поясніть роботу світлодіода, підключеного до постійної напруги (спостереження 1).
Завдання (4/5)
Як можна пояснити спостереження в розділі "Спостереження 2"?
Завдання (5/5)
Вставте слова в тексті в потрібне місце! За допомогою світлодіода можна відрізнити ____ від постійної, оскільки при роботі зі змінною напругою діод ____ з ____ змінної напруги, тоді як при роботі з постійною напругою він світиться ____. Полярність постійної напруги також можна визначити, оскільки діод світиться тільки в напрямку ____ постійної напруги.