Загальна інформація
Застосування
Z-діоди
Z-діоди застосовують для стабілізації напруг і для захисту від перенапруг, тобто для обмеження напруги.
Інша інформація (1/2)
Попередні знання
Треба знати, як в електричному колі вимірюють дві величини - силу струму й напругу.
Принцип
Треба побудувати характеристичну криву Z-діода.
Інша інформація (2/2)
Навчальна мета
Після виконання досліду учні мають уміти використовувати Z-діод в електричному колі та розуміти його застосування для обмеження напруги.
Завдання
Демонструють застосування Z-діода.
Правила безпеки
Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Щодо H- і P-формулювань звертайся до паспорта безпеки відповідної хімічної речовини.
Обладнання
| Позиція | Обладнання | Артикул | Кількість |
|---|---|---|---|
| 1 | Магнітна демонстраційна дошка PHYWE зі штативом, демо з фізики | 02150-00 | 1 |
| 2 | З'єднувальний, прямий, модуль DB | 09401-01 | 2 |
| 3 | З'єднувальний, кутовий, модуль DB | 09401-02 | 6 |
| 4 | З'єднувальний, Т-подібний, модуль DB | 09401-03 | 2 |
| 5 | З'єднувальний, розімкнутий, модуль DB | 09401-04 | 3 |
| 6 | Опір 100 Ом, модуль DB | 09413-10 | 1 |
| 7 | Z-діод ZF 4,7, модуль DB | 09452-00 | 1 |
| 8 | З'єднувальний провідник, 750 мм, червоний | 07362-01 | 1 |
| 9 | З'єднувальний провідник, 750 мм, синій | 07362-04 | 1 |
| 10 | З'єднувальний провід, 32 А, 1000 мм, червоний, експериментальний кабель, штекер 4 мм | 07363-01 | 2 |
| 11 | З'єднувальний провід, 32 А, 1000 мм, синій, експериментальний кабель, штекер 4 мм | 07363-04 | 2 |
| 12 | PHYWE Блок живлення, універсальний, аналоговий дисплей DC: 18 В, 5 А / AC: 15 В, 5 А | 13503-93 | 1 |
| 13 | Демонстраційний універсальний вимірювальний прилад, ADM3 | 13840-00 | 2 |
| 14 | Електричні символи для демонстраційної дошки, 12 шт. | 02154-03 | 1 |
| 15 | Струбцина | 02014-00 | 2 |
Складання та виконання
Складання
Рисунок 1
Склади дослід відповідно до рис. 1.
Увімкни Z-діод спочатку в прямому напрямку.
Обери діапазони вимірювання - для вимірювання сили струму і - для вимірювання напруги.
Виконання
- Збільшуй постійну напругу малими кроками.
- Зчитуй виміряні значення напруги на діоді, а також прямої сили струму і записуй їх до таблиці.
- Поверни напругу на ..
- Встав модуль Z-діода, повернувши його на 180°.
- Заміни діапазон вимірювання - діапазоном - .
- Збільшуй напругу, починаючи від , придатними кроками.
- Зчитуй виміряні значення і та записуй їх до таблиці.
Спостереження та опрацювання результатів
Спостереження
Вдалося отримати такі показові результати вимірювань:
Опрацювання результатів (1/2)
Графічне подання виміряних значень показує характерний перебіг характеристичної кривої Z-діода. Якщо Z-діод увімкнено в прямому напрямку, він поводиться як звичайний кремнієвий випрямний діод. Помітний прямий струм тече, коли напруга перевищує значення близько , і круто зростає зі збільшенням напруги. При протилежній полярності Z-діод замикає струм до характеристичної напруги, яку називають напругою пробою. При перевищенні цієї напруги Z-діод втрачає свою замикальну дію, і тече струм силою , який сильно зростає зі збільшенням напруги. Досліджуваний Z-діод ZF4,7 має напругу пробою . Зміна напруги від до спричиняє зміну сили струму від до . Напруга на Z-діоді залишається майже сталою, навіть якщо сила струму змінюється.
Опрацювання результатів (2/2)
Поведінку Z-діода в області пробою спричиняє висока напруженість електричного поля в межовому шарі, якою вільно рухливі носії заряду прискорюються так сильно, що вивільняють інші, спочатку зв'язані носії заряду. Через це сила струму зростає лавиноподібно і має бути обмежена додатковим резистором до допустимого максимального значення.