Исследование полупроводникового неуправляемого и полупроводникового управляемого выпрямительных элементов

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Целью работы является изучение свойств и выпрямительного действия полупроводникового диода и полупроводникового триодного тиристора в составе однополупериодного выпрямителя.

 

2. ПРОГРАММА РАБОТЫ

2.1. Ознакомиться с теорией и методами выпрямления однофазного переменного тока в постоянный, изучение работы сглаживающего фильтра в составе однополупериодного выпрямителя.

2.2. Ознакомиться с теорией и методами исследования структуры, свойств и характеристик диодного и триодного тиристоров.

2.3. Ознакомиться со схемой лабораторной установки, оборудованием и приборами, необходимыми для выполнения работы, записать технические данные (тип, систему, род тока, предел измерения, класс точности, цену деления шкалы) приборов.

2.4.Собрать схему и показать для проверки инженеру.

2.5. Измерить с помощью измерительных приборов необходимые параметры. При проведении эксперимента снять показания приборов и произвести обработку экспериментальных результатов.

2.6. Составить краткие выводы по работе.

 

 

1. КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

 

■ В цепи с полупроводниковым диодом (рис. 2.2.1) установившийся ток может проте­кать только при определенной полярности приложенного к диоду напряжения. При измене­нии полярности напряжения диод запирается и ток прекращается. В цепи переменного (си­нусоидального) напряжения ток протекает только в течение той полуволны, когда диод от­крыт. Полуволна другой полярности подавляется. В результате в цепи имеет место ток од­ного направления. Для уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения применяются сглаживающие фильтры. Простейшим фильтром является конденсатор, подключенный па­раллельно нагрузке.

 

 

При исследовании выпрямителей применяются следующие обозначения:

o u_вх,U_вх — мгновенное и действующее значения синусоидального входного напря­жения;

o u_d, U_d, U_dmax, U_dmin — мгновенное, среднее, максимальное, минимальное значения выходного (выпрямленного) напряжения;

o f_п — частота пульсаций выходного напряжения;

o m = f_пульс / f_вх — число пульсаций выпрямленного напряжения за один период на­пряжения питания;

o

- коэффициент пульсации выпрямленного напря­жения.

 

В данной работе используется одна фаза трехфазного источника напряжений.

Триодныйтиристор. Триодные тиристоры, обычно называемые просто тиристорами (рис. 7.2.1), имеют четыре слоя р-n-р-n, один из которых соединен с внешним управляющим электродом (УЭ). Это позволяет приводить цепь катод (К)/анод (А) тиристора в открытое состояние напряже­нием управления, подаваемым между управляющим электродом и катодом.

Тиристор может быть также переведен в открытое состояние катодно-анодным на­пряжением. Однако этого способа, если возможно, следует избегать, чтобы не разрушить тиристор.

Будучи отпертым, тиристор сохраняет проводящее состояние, даже когда напряжение на управляющем электроде выключается. Цепь катод/анод возвращается к запертому состоянию, когда анодный ток уменьшается ниже минимальной величины (тока удержания 1_уд).

 

2. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

2.1 Опыт №1

 

• Соберите цепь согласно схеме (рис. 2.2.2) сначала без сглаживающего фильтра. Включите мультиметры: VI - для измерения действующего значения синусоидаль­ного напряжения, V2 - для измерения постоянного напряжения

• Включите и настройте осциллограф. Установите развертку в соответствии с заданием преподавателя.

• Перенесите на график (рис. 2.2.3) осциллограммы входного и выходного напряже­ний, а так же напряжения на диоде.

• Сделайте измерения и запишите в табл. 2.2.1. значения: Uвх — действующее, Ud — среднее, ΔU_пульс (по осциллографу), m = f_пульс / fвх.

 

 

 

• Параллельно нагрузочному резистору R_н подключите сглаживающие конденсаторы С с емкостями, указанными в табл. 2.2.1 (не ошибитесь с полярностью при под­ключении электролитических конденсаторов!), повторите измерения и дорисуйте графики выпрямленного напряжения нарис.2.2.3.

 

 

Опыт №2

• Соберите цепь (рис. 7.2.4) для снятия вольтамперной характеристики Iа(Uак) тири­стора с помощью осциллографа. Установите максимальную амплитуду синусоидаль­ного напряжения и максимальное значение постоянного напряжения 15 В.

 

 

• Включите осциллограф и получите на экране изображение одного или двух периодов тока и напряжения на тиристоре.

• Снижая напряжение управления, убедитесь, что тиристор выключается, ток стано­вится равным нулю, а напряжение на тиристоре становится синусоидальным. Увели­чивая напряжение управления, убедитесь, что тиристор включается, появляется по­ложительная полуволна тока, а напряжение имеет только отрицательную полуволну. При необходимости замените резистор 10 кОм на 4,7 кОм. При токе управления близком к минимальному току отпирания, можно заметить включение тиристора при нарастании анодного напряжения.

• Включите режим ХY осциллографа, получите на экране изображение вольтамперной характеристики Iа(Uак). Проследите за ее изменением при увеличении и уменьше­нии тока управления и перерисуйте на график (рис. 7.2.5) при Iу>Iотп. Не забудьте указать масштабы.

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

1. Наименование, цель и программа работы.

2. Принципиальная схема лабораторной установки.

3. Описание хода работы.

4. Таблицы с экспериментальными данными, результаты обработки полученных данных.

5. Выводы по работе.

Л А Б О Р А Т О Р Н А Я Р А Б О Т А № 2