ВВЕДЕНИЕ. Цель работы: Изучение выпрямительных схем на полупроводниках

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ

Цель работы: Изучение выпрямительных схем на полупроводниках. Практическая проверка свойств выпрямителей, работающих на активную нагрузку. Изучение действия простейшего фильтра для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения.

Оборудование: РНШ, амперметры, вольтметры, ваттметр, полупроводниковые диоды, реостат, конденсатор, осциллограф, ключи.

При контакте полупроводников различных типов проводимости на границе раздела возникает диффузионное перемещение основных носителей зарядов из одного полупроводника в другой, с последующей их рекомбинацией. В результате за счёт оставшихся в приграничном слое неосновных носителей заряда этот слой n-полупроводника заряжается положительно, а p-полупроводника – отрицательно. Это приводит к возникновению контактного электрического поля Е_к, которое препятствует дальнейшему переходу электронов и дырок из одного полупроводника в другой. В результате на границе раздела полупроводников образуется слой, обеднённый основными носителями заряды, который называется запорным слое, или p-n-переходом.

Если к p-n-переходу подключить внешний источник тока, в полярности показанной на рис. 5.1 а), называемой обратной, то его напряжение вызовет появление внешнего поля Е_в, совпадающего по направлению с полем Е_к. В результате “ширина” запорного слоя возрастёт, и тока в цепи за счёт основных носителей заряда не будет. Возможен лишь незначительный обратный ток I_обр за счёт движения не основных носителей заряда.

При включении напряжения прямой полярности (рис. 5.1б) внешнее поле Е_в противоположено полю Е_к. Ширина запорного слоя уменьшается, что приводит к уменьшению его сопротивления. В этом случае в цепи возникает прямой ток I_{пр_}, обусловленный движением основных носителей заряда.

а)

б)

Рис. 5.1 Обратное (а) и прямое (б) включение p-n –перехода.

Таким образом, p-n-переход обладает ярко выраженной односторонней проводимостью. Одностороннюю проводимость p-n-перехода широко используют для выпрямления переменного тока. Устройства. работающие на этом принципе и преобразующие переменный ток в постоянный называют полупроводниковыми диодами (винтелями).

Существует много различных схем выпрямления. Наиболее распространёнными являются однополупериодная и двухполупериодная схемы. Однако эти схемы позволяют получить выпрямленное, но пульсирующее напряжение. Для уменьшения пульсаций (сглаживания) применяют так называемые сглаживающие фильтры. В простейшем случае роль сглаживающего фильтра выполняет конденсатор, обычно большой ёмкости, включенный параллельно нагрузке. При нарастании импульсов выпрямленного напряжения конденсатор заряжается, а при их убывании разряжается. Тем самым сглаживаются колебания выпрямленного напряжения.

Дата добавления: 2015-05-06