I-Hướng dẫn Bài 1-Đo đặc tuyến V-A của diode PDF

Preview

Summary

Download I-Hướng dẫn Bài 1-Đo đặc tuyến V-A của diode PDF

Description

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG Bộ môn Công nghệ Điện tử và Kỹ thuật Y sinh …….o0o…….

TÀI LIỆU THÍ NGHIỆM BÀI 1 ĐO ĐẶC TUYẾN VÔN – AMPE (V-A) CỦA ĐIỐT BÁN DẪN

Giảng Viên Hướng Dẫn: Ths. Đào Quang Huân, [email protected] Ths.Hoàng Quang Huy, [email protected]

Hà Nội, 2020

MỤC LỤC I. ĐO ĐẶC TUYẾN V-A CỦA ĐIỐT CHỈNH LƯU ................................................... 2 1. Cơ sở lý thuyết ........................................................................................................ 2 2. Mạch đo đặc tuyến V-A .......................................................................................... 4 3. Đo và báo cáo kết quả ............................................................................................. 5 II. ĐO ĐẶC TUYẾN V-A CỦA ĐIỐT Zener ............................................................... 7 1. Cơ sở lý thuyết ........................................................................................................ 7 2. Mạch đo đặc tuyến V-A điốt Zener ........................................................................ 8 3. Đo và báo cáo kết quả ............................................................................................. 9 III Nội dung báo cáo..................................................................................................... 10 1 Báo cáo (word) bao gồm các phần ........................................................................ 10 2 Cách nộp báo cáo ................................................................................................... 10 IV Phần mềm NI Multisim ........................................................................................... 12 1 Cài đặt .................................................................................................................... 12 2 Hướng dẫn sử dụng ................................................................................................ 12 3 Các mạch mô phỏng mẫu (tham khảo thêm) ......................................................... 12 3.1 Mạch đo đặc tuyến V-A ................................................................................. 12 3.2 Mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ sử dụng diode .................................................... 13 3.3 Mạch ổn áp sử dụng điốt Zener...................................................................... 14 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................ 16

1

BÀI 1. ĐO ĐẶC TUYẾN VÔN – AMPE (V-A) CỦA ĐIỐT BÁN DẪN

I. ĐO ĐẶ ĐẶC C TUY TUYẾ ẾN VV-A A CỦA ĐI ĐIỐ ỐT CH CHỈNH ỈNH LƯU 1. Cơ sở lý thuyết

Điốt (diode) chỉnh lưu có cấu tạo gồm 2 miền bán dẫn p, n được ghép lại với nhau theo quy trình chế tạo. Nó gồm có hai cực: Cực Anot (A) được nối với miền bán dẫn p, cực Catot (K) được nối với miền bán dẫn n. - Ký hiệu và hình ảnh của Điốt chỉnh lưu loại 1N4001-1N4007: A(+) A (+) Vạch sơn màu trắng

A(+)

K (-)

K(-)

K(-) Hình 1-1: Ký hiệu và cách đánh dấu cực Điốt chỉnh lưu

Hình 1-2 Kích thước của Điốt chỉnh lưu (Si) theo inch và milimet 2

a Đặc tuyến lý thuyết V–A của Điốt chỉnh lưu ID(mA) 20 15 10 5

IS -40

-30

-20

UD0 -10

0 0,3 0,5 0,7 0,1A

UD(V)

0,2A

Hình 1-3 Đặc tuyến lý thuyết V-A của Điot chỉnh lưu

b Đặc tuyến V-A của điốt theo datasheet

Hình 1-4 Đặc tuyến V-A của Điot chỉnh lưu (datasheet)

Hình trên là đặc tuyến V-A của điốt 1N4001-1N4007 lấy từ datasheet. Ta thấy có các điểm cần chú ý trên đặc tuyến STT UD (V) ID 1 0,7 0.01A 2

1,3

10A 3

3

-3

0,02µA

4

-100

0,03 µA

2. Mạch đo đặc tuyến V-A D1 1N4001

E 10V

Rt 1000Ω

Hình 1-5 Mạch đo đặc tuyến V-A

Mạch gồm - nguồn E có giá trị thay đổi [-E1÷ + E2] - điốt 1N4001 - điện trở Rt Ta sẽ lần lượt thay đổi giá trị của nguồn E để xác định các trị UD và ID tương ứng. Ví dụ Cho E =10V, dùng đồng hồ đo ta sẽ có hình 1-6 Kết quả đo UD = 0,651V; ID= 19mA UD +

0.731

V

DC 10MOhm ID +

0.019

A

DC 1e-009Ohm

D 1N4001 Rt 1000Ω

E 10V

+

9.269

V

URt DC 10MOhm

-

Hình 1-6 Mạch đo đặc tuyến V-A điốt 1N4001 với đồng hồ đo

4

UD +

0.731

V

DC 10MOhm ID +

0.019

A

D

DC 1e-009Ohm E 10V

Rt 1000Ω

+

9.269

V

URt DC 10MOhm

-

Hình 1-7 Mạch đo đặc tuyến V-A điốt ảo với đồng hồ đo

Kết quả đo UD = 0,731V; ID= 19mA Ta thấy UD có sự thay đổi do đổi sang điốt ảo, giá trị gần bằng giá trị UDo =0,7V theo lý thuyết. Tuy nhiên khi đo, UD sẽ thay đổi tùy theo giá trị của E. Nếu trong mạch hình 1-6 ta bỏ đi điện trở Rt thì sẽ xảy ra lỗi vì khi đó chương trình mô phỏng sẽ tính dòng ID bằng ∞.

Hình 1-7 Lỗi trong quá trình mô phỏng 3. Đo và báo cáo kết quả

a Sử dụng mạch đo trong hình 1-5. Thay đổi E trong phạm vi [-E1÷ + E2], ghi rõ giá trị điện áp UD và ID tương ứng theo dạng bảng với các tham số -E1 = -50V; +E2 =10V; Rt theo đổi theo mã sv 5

Ví dụ Mã sv là 201x xx10 thì Rt sẽ là 1.0kΩ. Trong trường hợp Rt không xác định sẽ lấy bằng 1kΩ STT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26

E (V) -50 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

UD (V) -49,995

Id (mA) -7,099µA

0

0

0,612

4,388

0,651

19

b Vẽ đặc tuyến V-A vừa đo được - đặc tuyến gồm vùng 1 và vùng 2 - đặt tuyến chỉ gồm vùng 1 - đặt tuyến chỉ gồm vùng 2

6

RD(Ω)

c. Nhận xét về đặc tuyến V-A, điện áp UD, dòng ID và RD của Điốt khi phân cực thuận và ngược (so sánh với lý thuyết)

IIII.. ĐO ĐẶ ĐẶC C TU TUYYẾN VV-A A CỦA ĐI ĐIỐ ỐT Zener 1. Cơ sở lý thuyết

Điốt Zener là một loại Điốt bán dẫn, cũng có cấu tạo gồm 2 cực : Cực Anot (+) và Katot (-). Khi được phân cực thuận thì làm việc giống như Điốt chỉnh lưu, khi phân cực ngược với giá trị điện áp cho phép thì nó có chức năng ổn định điện áp (ổn áp) -đây là vùng làm việc chính của Điốt Zener. Điện áp ổn định (UZ) của Điốt Zener có giá trị từ khoảng 1,8 VDC ÷ hàng trăm VDC. - Ký hiệu và hình ảnh của Điốt Zener A

A

K Vạch sơn màu

(IZ)

(ID

Dz A

-

+

-

K

+ K

Phân cực cho Điot Zener Hình 2-1 Ký hiệu và cách đánh dấu cực Điot Zener

a Đặc tuyến V-A của Điốt Zener

ID U

Vùng cắt dòng

UD IZmin

Vùng Zener

IZ

IZmax Vùng đánh thủng do nhiệt

Hình 2-2: Đặc tuyến lý thuyết với dòng của Điot Zener

b Data sheet của điốt Zener 1N4733

7

Hình 2-3 Giá trị Uz theo datasheet 2. Mạch đo đặc tuyến V-A điốt Zener R 100Ω E 5V

Dz 1N4733A

Rt 1kΩ

Hình 2-4 Mạch đo đặc tuyến Mạch gồm - nguồn E có giá trị thay đổi [-E1÷ + E2] - điốt Zener 1N4733A - điện trở R, Rt Ta sẽ lần lượt thay đổi giá trị của nguồn E để xác định các trị UD và ID tương ứng. Ví dụ Cho E =10V, dùng đồng hồ đo ta sẽ có hình 2-5 Kết quả đo Uz =URt= 5,097V; IRt= 5.097mA → Iz = IR – IRt = 49-5,097=43,903mA IR +

0.049

A

R 100Ω

IRt

+

5.097m

E 10V

Dz 1N4733A

A

+

5.097

Rt 1kΩ

-

Hình 2-5 Mạch đo đặc tuyến với đồng hồ đo 8

V

URt DC 10MOhm

3. Đo và báo cáo kết quả

a Sử dụng mạch đo trong hình 2-4. Thay đổi E trong phạm vi [-E1÷ + E2], ghi rõ giá trị điện áp Uz , IRt và Iz tương ứng theo dạng bảng với các tham số E thay đổi từ -10 ÷ 50 V; Rt theo đổi theo mã sv Ví dụ Mã sv là 201x xx10 thì Rt sẽ là 1.0kΩ. Trong trường hợp Rt không xác định sẽ lấy bằng 1kΩ STT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

E (V) 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 4 3 2 1 0 -2 -4 -6 -8 -10

Uz (V) 5,157

Iz(mA)

IRt (mA) 5,155

4,545

4,545

0,909

0,909

-0,612

-0,611

b Vẽ đặc tuyến V-A vừa đo được - đặc tuyến gồm vùng 1 và vùng 2,3 - đặt tuyến chỉ gồm vùng 1 - đặt tuyến chỉ gồm vùng 2 và 3 - Vùng 3 : vẽ thêm các điểm ID, UD để có thể so sánh Ur khi E thay đổi ở vùng Zener.

9

c Nhận xét về đặc tuyến V-A, điện áp UD, dòng ID và RD của Điốt khi phân cực thuận và ngược (so sánh với lý thuyết) d Muốn điện áp ra trên Rt xấp xỉ Uz theo datasheet phải lựa chọn E bằng bao nhiêu ?

III Nội dung báo cáo 1 Báo cáo (word) bao gồm các phần 1 Bìa 2 Mục lục (có số trang) 3 Yêu cầu đo và báo cáo I.3 và II.3 4 Kết quả đo và báo cáo của sinh viên 5 TLTK : có link đến các datasheet (đánh số) 2 Cách nộp báo cáo

Báo cáo gồm bản mềm và bản cứng. Bản cứng nộp vào buổi học sau 1 tuần khi giao bài tập 3 Ví dụ

Báo cáo của một sinh viên gồm 4 file : tên file phải đặt theo mẫu 117xxx-Nxy-Le Van Tuan-2016xxxx-Bai 1.docx 117xxx-Nxy-Le Van Tuan-2016xxxx-Diode chinh luu.ms14 117xxx-Nxy-Le Van Tuan-2016xxxx-Diode Zener.ms14 117xxx-Nxy-Le Van Tuan-2016xxxx-Diode Chỉnh lưu-Zener.xlxs Trong file exel chứa 2 sheet, với tên mỗi sheet ứng với mã của Diode được sử dụng Báo cáo của mỗi sinh viên, up trực tiếp lên thư mục Onedrive của lớp, không nén (link sẽ có trong mail thông báo) Sinh viên không làm theo đúng yêu cầu, COI NHƯ không nộp bài

10

Hình 3.1 Các file báo cáo của sinh viên

11

IV Ph Phầần mềm NI Multisim 1 Cài đặt

Tải phần mềm NI Multisim 14 trở lên và cài đặt https://bit.ly/ibmelab_ed_multisim Xem thêm trong file Hướng dẫn sử dụng Multisim 2 Hướng dẫn sử dụng

Xem thêm trong file Hướng dẫn sử dụng Multisim 3 Các mạch mô phỏng mẫu (tham khảo thêm)

Các mạch này nhằm giúp sinh viên hiểu rõ và có thể mô phỏng trên phần mềm về đặc tuyến V-A, một số ứng dụng cơ bản của điốt. 3.1 Mạch đo đặc tuyến V-A XIV1 R1 1kΩ V1 220Vrms 50Hz 0°

D1 1N4007

Hình 3.3.1 Mạch đo đặc tuyến V-A

12

Hình 3.3.2 Đặc tuyến V-A Ở đặc tuyến V-A, nguồn thay đổi từ -50 ÷ 50V 3.2 Mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ sử dụng diode XSC1 Ext Trig + _ B

A +

D

MBA Uv 110Vpk 50Hz 0°

Rt

C1

1kΩ

20µF

5

Hình 3.3.3 Mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ sử dụng diode

13

_

+

_

Hình 3.3.4 Đặc tuyến Uv và Ur 3.3 Mạch ổn áp sử dụng điốt Zener XSC1 Ex t Trig + _ B

A +

D3 Uv

D1

MBA R1

220Vpk 50Hz 0° 10

D2

D4

1kΩ

Rt

C1

1kΩ

100µF

Hình 3.3.5 Mạch ổn áp sử dụng điốt Zener

14

DZ 1N961B

_

+

_

Hình 3.3.6 Đặc tuyến Uv và Ur

15

TÀI LIỆU THAM KHẢO 1 Giáo trình Cấu kiện điện tử, Nguyễn Đức Thuận (chủ biên) 2 Robert L Boylestad - Louis Nashelsky - Electronic Devices and Circuit Theory 11th 3 1N4001-1N4007 diode-datasheeet, https://www.alldatasheet.com/datasheetpdf/pdf/427705/MCC/1N4007.html 4 1N4733 datasheet, https://www.alldatasheet.com/datasheetpdf/pdf/59636/EIC/1N4733.html 5 Multisim Component Reference Guide - National Instruments 6 Hướng dẫn sử dụng Multisim, Đào Quang Huân, Hoàng Quang Huy

16...