На рис. 1 представлена типичная вольт-амперная характеристика (ВАХ) полупроводникового диода. При прямом включении сила тока \(I\) через диод быстро увеличивается с ростом напряжения \(U\), а при обратном — ток практически отсутствует. С повышением температуры диода ветвь ВАХ его прямого включения смещается влево (рис. 2). Температурным коэффициентом напряжения (ТКН) диода называют отношение \(\eta = \Delta U / \Delta T\), где \(\Delta U\) — изменение напряжения на диоде, вызванное изменением его температуры \(\Delta T\) при фиксированном значении силы тока. Определите ТКН выданного вам полупроводникового диода. Для этого: Снимите и изобразите на одном графике (формат А5) участки ВАХ диода для 4-х температур из диапазона \(20\,^\circ\)C\(- 60\,^\circ\)C (для каждой ВАХ достаточно получить 5 точек в интервале токов от \(5\) мА до \(15\) мА). По результатам измерений постройте график (формат А5) зависимости напряжения на диоде \(U_x\) от температуры \(T\) при силе тока \(I_x = 10\) мА. П

3) \(\eta \approx -1{,}87\) мВ/\(^\circ\)C.

Греем диод — ВсОШ 2020/21, 9 кл., задача E2

Греем диод
ВсОШ 2020/21, 9 кл.
4/10
На рис. 1 представлена типичная вольт-амперная характеристика (ВАХ) полупроводникового диода. При прямом включении сила тока \(I\) через диод быстро увеличивается с ростом напряжения \(U\), а при обратном — ток практически отсутствует. С повышением температуры диода ветвь ВАХ его прямого включения смещается влево (рис. 2).

Температурным коэффициентом напряжения (ТКН) диода называют отношение \(\eta = \Delta U / \Delta T\), где \(\Delta U\) — изменение напряжения на диоде, вызванное изменением его температуры \(\Delta T\) при фиксированном значении силы тока.

Определите ТКН выданного вам полупроводникового диода. Для этого:
1. Снимите и изобразите на одном графике (формат А5) участки ВАХ диода для 4-х температур из диапазона \(20\,^\circ\)C\(- 60\,^\circ\)C (для каждой ВАХ достаточно получить 5 точек в интервале токов от \(5\) мА до \(15\) мА).
2. По результатам измерений постройте график (формат А5) зависимости напряжения на диоде \(U_x\) от температуры \(T\) при силе тока \(I_x = 10\) мА.
3. По графику зависимости \(U_x(T)\) определите ТКН диода.
Примечания.

Во время эксперимента диод должен оставаться СУХИМ: помещайте его и термометр в пробирку, а горячую воду наливайте в стакан термостата. Для снятия ВАХ используйте провод с зажимами типа «крокодил» и магазин сопротивлений с источником напряжения (схема — рис. 3). Использовать мультиметр в режиме амперметра ЗАПРЕЩЕНО: рассчитывайте силу тока, текущего через диод, измеряя напряжение на одном из резисторов магазина. Сила тока через диод не должна превышать \(50\) мА; подключайте диод к магазину сопротивлений только во время измерений. Расчёт погрешностей в работе не требуется.

Оборудование: диод, магазин сопротивлений с источником, провод с зажимами типа «крокодил», мультиметр с щупами, термометр, термостат (состоящий из внешнего пенопластового стакана, пластикового стакана, разделительного кольца, крышки и пробирки), горячая вода по требованию, лист миллиметровой бумаги формата А4 для построения графиков, салфетка для поддержания чистоты на рабочем месте.
▶Показать разборСкрыть разбор
Подсказка
Напряжение на известном добавочном сопротивлении даёт силу тока через диод по закону Ома. По найденным точкам при одном токе \(I_x\) строится зависимость \(U_x(T)\), её наклон и есть ТКН.
Ответ
3) \(\eta \approx -1{,}87\) мВ/\(^\circ\)C.
Решение
1. Сопротивления магазина: \(R_{BC} = 5{,}00\) Ом, \(R_{CD} = 100\) Ом, \(R_{DE} = 200\) Ом, \(R_{EF} = 400\) Ом, \(R_{FG} = 800\) Ом (в разных установках могут отличаться в пределах \(10\,\%\)). Диод подключают в прямом направлении к контакту \(A\) и контактам \(C\), \(D\), \(E\), \(F\) или \(G\) магазина. Пять точек ВАХ в пределах от \(5\) до \(15\) мА можно получить, например, при сопротивлениях магазина \(750\), \(950\), \(1150\), \(1350\), \(1550\) Ом. Напряжение измеряется вольтметром непосредственно на контактах, к которым подключён диод; сила тока рассчитывается через напряжение на одном из последовательно включённых резисторов (в решении — на \(R_{CD} = 100\) Ом). За время измерения одной ВАХ температура в термостате меняется не более чем на \(1\,^\circ\)C, этим можно пренебречь. Для ускорения остывания пластиковый стакан можно вынимать из пенопластового, но на время снятия ВАХ первоначальную конструкцию термостата необходимо восстанавливать.

В решении ВАХ сняты при \(65\), \(55\), \(45\), \(37\) и \(26\,^\circ\)C. Результаты (напряжение на диоде \(U_d\), напряжение на резисторе \(U_r\), сила тока \(I\)):

Фрагменты пяти ВАХ при разных температурах (слева направо — уменьшение температуры):

2. Из графиков находят напряжение на диоде при токе \(I = 10\) мА: \(T = 26\,^\circ\)C — \(U = 577\) мВ; \(37\,^\circ\)C — \(559\) мВ; \(45\,^\circ\)C — \(547\) мВ; \(55\,^\circ\)C — \(524\) мВ; \(65\,^\circ\)C — \(505\) мВ. По этим точкам строится график \(U_x(T)\).

3. По графику \(U_x(T)\) находят \(\eta = -1{,}87\) мВ/\(^\circ\)C, что согласуется со справочными данными для кремниевых полупроводниковых диодов.
Вся олимпиада на сайте
в вариантСтраница задачи Ошибка в задаче?

Греем диод

Греем диод

Похожие задачи