Рецтифиинг Диодес

Anonim

Рецтифиинг Диодес

Дискретни полупроводнички уређаји и склопови


Питање 1

Немој само седети тамо! Изградите нешто!

Учење математички анализирајућих кола захтева много студија и праксе. Уобичајено, ученици практикују тако што раде кроз многе проблеме узорка и провјеравају своје одговоре против оних које предвиђа уџбеник или инструктор. Иако је ово добро, постоји много бољи начин.

Више ћете научити стварајући градњу и анализу стварних кола, дозвољавајући вашој опреми за тестирање да пружи "одговоре" уместо књиге или друге особе. За вежбе вежбања кола, следите ове кораке:

  1. Пажљиво мерите и забележите све компоненте пре изградње кола, бирате вредности отпорника довољно високе да оштетите било коју активну компоненту мало вероватну.
  2. Прикријемо шематски дијаграм за коло које треба анализирати.
  3. Пажљиво изградите овај круг на плочи или другом пригодном медију.
  4. Проверите тачност конструкције кола, пратите сваку жицу на сваку везну тачку и проверите ове елементе један по један на дијаграму.
  5. Математички анализирај круг, решавање за све напонске и тренутне вредности.
  6. Пажљиво измерите све напоне и струје како бисте потврдили тачност ваше анализе.
  7. Ако постоје било какве значајне грешке (веће од неколико процената), пажљиво провјерите конструкцију кола на дијаграму, а затим пажљиво поновно израчунајте вриједности и поновно измјерите.

Када ученици прво сазнају о полупроводничким уређајима и највероватније ће их оштетити неправилним везама у својим колима, препоручујем да експериментишу са великим компонентама високог ватирања (1Н4001 исправљајуће диоде, ТО-220 или ТО-3 транзисторе за случај снаге, итд.) и коришћењем извора напајања из сувих ћелија, а не помоћног напајања. Ово смањује вјероватноћу оштећења компоненте.

Као и обично, избјегавајте врло високе и врло ниске отпорне вриједности, како бисте избјегли грешке у мерењу узроковане "учитавањем" метра (на високом крају) и избјегавање сагоревања транзистора (на доњем крају). Препоручујем отпорнике између 1 кΩ и 100 кΩ.

Један од начина на који можете уштедјети време и смањити могућност грешке је започињање врло једноставног круга и постепено додавање компоненти како би се повећала његова сложеност након сваке анализе, умјесто изградње потпуно новог кола за сваки проблем у пракси. Друга техника за уштеду времена је поновна употреба истих компоненти у различитим конфигурацијама кола. На овај начин нећете морати да измерите вредност било које компоненте компоненте више од једном.

Открити одговор Сакриј одговор

Нека сами електрони дају одговоре на своје "проблеме у пракси"!

Напомене:

Било је моје искуство да студенти захтевају много вежбања са анализом кола како би постали способни. У том циљу, инструктори обично пружају својим ученицима мноштво проблема у пракси и пружају одговоре студентима да провере свој рад против. Иако овакав приступ чини ученицима умешан у теорију кола, не успије их потпуно образовати.

Студенти не требају само математичку праксу. Они такође требају стварне, практичне кругове за изградњу праксе и употребу опреме за тестирање. Дакле, предлажем следећи алтернативни приступ: ученици треба да граде сопствене "праксе" са стварним компонентама и покушају математички предвидјети различите напонске и тренутне вриједности. На овај начин, математичка теорија "оживи", а студенти стичу практичну стручност коју не би добили само решавањем једначина.

Други разлог за пратњу овог начина праксе јесте да науче ученичке научне методе : процес тестирања хипотезе (у овом случају, математичких предвиђања) вршењем правог експеримента. Студенти ће такође развити стварне вештине решавања проблема јер повремено врше грешке у конструкцији кола.

Проведите неколико тренутака са вашом класом да бисте прегледали неке од "правила" за изградњу кругова пре него што почну. Разговарајте о овим питањима са вашим ученицима на исти начин у Сократу како бисте нормално разговарали о питањима радног листа, а не само да им кажете шта требају и не би требало да раде. Никада не престајем да се чудим колико су лоши ученици схватили упуте када су представљени у типичном предавању (инструктор монологу) формату!

Напомена инструкторима који се могу жалити на "изгубљено" време потребно да ученици граде стварна кола уместо само математички анализирање теоријских кругова:

Која је сврха ученика који изводе курс "ворксхеет панел панел-дефаулт" итемсцопе>

Питање 2

Кад је приказан на кривој трацеру, карактеристична кривуља за нормалну исправну диоду исправљача ПН изгледа овако:

Означите сваку осу (хоризонтално и вертикално) кривуље трагова кривине, а затим утврдите да ли се диода понаша више као извор напона или више попут извора струје (тј. Покушава ли одржати константан напон или покушава да одржи константну струју "/ /ввв.беаутицрев.цом.ау//суб.аллабоутцирцуитс.цом/имагес/куиз/03128к03.пнг ">

Једино питање је, која супституција чини најсмислије? На основу карактеристичне карактеристике криве диода, треба ли заменити извор напона или тренутни извор уместо њега? Под претпоставком да је ово исправљачка диода 1Н4001, која је вриједност коју треба користити за замјенски извор?

Открити одговор Сакриј одговор

Ово понашање је слично ономе код извора напона када је унапред предодређено и врши струју.

Следеће питање: сасвим очигледно, диоде се не понашају тачно као извори напона. На пример, не можете напасти ништа од диоде! Идентификујте нека од ограничења која су инхерентна моделирању диода као извори напона. Да ли постоје случајеви на које можете да замислите где би такав модел могао довести у заблуду "белешке скривене"> Напомене:

Моделирање нелинеарних полупроводничких компоненти у смислу линеарних, идеализованих пасивних компоненти је временски почасни "трик" који се користи да поједностави анализу кола. Као и сви "трикови" и аналогије, овај има одређена ограничења. Питање следећег питања практично даје примере где се овакав модел може довести у заблуду!

Питање 3

Следећи шематски дијаграм је једноставан круг трагач криве, који се користи за плотирање струјних / напонских карактеристика различитих електронских компоненти на екрану осцилоскопа:

Начин на који ради је применом напона наизменичне струје преко прикључака уређаја који се тестира, излажући два различита напонска сигнала осцилоскопу. Један сигнал, који управља хоризонталном осовином осцилоскопа, представља напон на два терминала уређаја. Други сигнал, који покреће вертикалну осу осцилоскопа, је напон који се испустио преко отпорника, који представља струју кроз уређај. Са осцилоскопом постављеним за "КСИ" мод, електронски зрак траје карактеристичну кривину уређаја.

На пример, једноставни отпор би генерисао овај осцилоскопски дисплеј:

Отпорник веће вриједности (више ома отпорности) би генерисао карактеристичну плоту са плитком нагибом, што представља мање струје за исту количину примјењеног напона:

Кругови трага криве проналазе своју стварну вредност у тестирању полупроводничких компоненти, чије понашање напона / струје није нелинеарно. Узмите на пример ову карактеристичну криву за обичну исправку диода:

Траг је равно свугдје остао од центра гдје је примењени напон негативан, што указује на то да нема струје струје када је реверсе-пристрасан. Десно од центра, траг се нагло нагиње нагоре, што указује на експоненцијалну струју диода са растућим примјењеним напоном (унапред предодређен) баш као што предвиђа "диодна једначина".

На следећим мрежама скривамо карактеристичну криву за диоду која је неуспешна краткотрајна, а такође и за ону која није отворена:

Открити одговор Сакриј одговор

Напомене:

Карактеристичне кривине нису најлакши концепт за неке студенте да схвате, али су невероватно информативни. Не само да могу да илуструју електрично понашање нелинеарног уређаја, већ се могу користити и за дијагнозу иначе тежих мера. Пустити ученицима да открију како изгледају кратке и отворене кривине је добар начин да отвори своје мисли овом дијагностичком алату и природи карактеристичних кривих уопште.

Иако је далеко од очигледног, један од канала осцилоскопа мораће да буде "обрнут" како би се карактеристична кривина појавила у тачном квадранту (с) екрана. Већина осцилоскопа са двоструким траговима имају функцију "канал инверт" која добро ради у ту сврху. Ако ангажовање функције за инвертирање канала на осцилоскопу преломи погрешну осу, можете обрнути прикључке уређаја за тестирање на круг трагач криве, истовремено померајући обе осе. Између уређаја за обртање уређаја и обртања једног канала осцилоскопа, можете добити криву да бисте запели било који начин на који желите!

Питање 4

Како је могуће утврдити поларност исправљачке диоде (који терминал је анода и који терминал је катод) од његовог физичког изгледа "# 4"> Открити одговор Сакри одговор

Даћу вам наговештај: постоји трака (слична барској траци на отпорнику) ближе једном крају диоде него друга!

Напомене:

Одговор на ово питање, ако се не налази у књизи, може се лако одредити директним експериментисањем. Препоручујем студентима да верификују информације о електроници кроз експериментисање кад год је то могуће, и не ослањају се искључиво на нечију другу документацију.

Питање 5

Серија исправљача "1Н400к" је веома популарна за апликације са ниском струјом. Према "1Н400к", мислим на 1Н4001, 1Н4002, 1Н4003, . . . 1Н4007. Само један параметар разликује се између ових различитих модела диода. Који је то параметар и који је његов значај?

Открити одговор Сакриј одговор

Само обрнуто (или блокирање ) напона се разликује између ових модела диода.

Напомене:

Обавезно питајте своје ученике где су пронашли информације о овим различитим моделима диода!

Разговарајте са ученицима о важности овог рејтинга и зашто особа може изабрати 1Н4007 диоду за апликацију, а не 1Н4001, на примјер.

Питање 6

Испуните следећу табелу вриједности за овај круг диода, претпостављајући типични напонски пад напона од 0.65 волти за диоде:

Открити одговор Сакриј одговор

Напомене:

Да ли ће ваши ученици објаснити све њихове кораке и калкулације за решавање овог проблема, тако да ви и њихови другови из разреда могу испитати своје процесе рјешавања проблема на отвореном и конструктивном форуму.

Питање 7

Испуните следећу табелу вредности за овај круг диода, претпостављајући типични напонски пад напона од 0, 72 волти за диоде:

Открити одговор Сакриј одговор

Напомене:

Да ли ће ваши ученици објаснити све њихове кораке и калкулације за решавање овог проблема, тако да ви и њихови другови из разреда могу испитати своје процесе рјешавања проблема на отвореном и конструктивном форуму.

Питање 8

Предвидите како ће утицати на све компоненте компоненти и струје у овом кругу као резултат следећих грешака. Разматрајте сваку грешку независно (тј. Један по један, без вишеструких грешака):

Диода Д 1 није отворена:
Диода Д 1 није успела:
Ресистор Р 1 не отвори:
Мост са сољем (кратки) паст отпорник Р 1 :

За сваки од ових услова објасните зашто се настају последице.

Открити одговор Сакриј одговор

Диода Д 1 не отвара: Нема струје у кругу, без напона преко Р 1, пуног извора напона преко Д 1 .
Диод Д 1 није успио: Повећана струја у кругу, пун извор напона преко Р 1, мали напон преко Д 1 .
Отпорник Р 1 не отвори: Нема струје у кругу, без напона преко Д 1, пуног извора напона преко Р 1 .
Спојни мост (кратки) отпорни отпорник Р 1 : Велика струја у кругу, без напона преко Р 1, напон пуне напона преко Д 1, Д 1 највероватније ће се прегријати и пропасти .

Напомене:

Сврха овог питања је да приступи домену решавања проблема са круговима из перспективе да сазнају која је грешка, а не само знати који су симптоми. Иако ово није нужно реална перспектива, он помаже ученицима да изграде темељна знања неопходна за дијагностификацију скривеног круга из емпиријских података. Питања као што је ово треба слиједити (евентуално) другим питањима од студената да идентификују вјероватне грешке засноване на мерењима.

Питање 9

Предвидите како ће утицати на све компоненте компоненти и струје у овом кругу као резултат следећих грешака. Разматрајте сваку грешку независно (тј. Један по један, без вишеструких грешака):

Диода Д 1 није отворена:
Диода Д 1 није успела:
Ресистор Р 1 не отвори:
Ресистор Р 2 отказао:

За сваки од ових услова објасните зашто се настају последице.

Открити одговор Сакриј одговор

Диод Д 1 не отвара: Нема струје у кругу, без напона преко Р 1, без напона преко Р 2, напона са пуним извора преко Д 1 .
Диода Д 1 није успјела: повећана струја у кругу, повећани напон преко Р 1, повећан напон преко Р 2, мали напон преко Д 1 .
Отпорник Р 1 не отвара: Нема струје у кругу, без напона преко Д 1, пуног извора напона преко Р 1, без напона преко Р 2 .
Отпорник Р 2 се не отвори: Нема струје у кругу, нема напона преко Д 1, нема напона преко Р 1, напонски извор напајања преко Р 2 .

Напомене:

Сврха овог питања је да приступи домену решавања проблема са круговима из перспективе да сазнају која је грешка, а не само знати који су симптоми. Иако ово није нужно реална перспектива, он помаже ученицима да изграде темељна знања неопходна за дијагностификацију скривеног круга из емпиријских података. Питања као што је ово треба слиједити (евентуално) другим питањима од студената да идентификују вјероватне грешке засноване на мерењима.

Питање 10

Предвидите како ће утицати на све компоненте компоненти и струје у овом кругу као резултат следећих грешака. Разматрајте сваку грешку независно (тј. Један по један, без вишеструких грешака):

Диода Д 1 није отворена:
Диода Д 2 није отворена:
Отпорник оптерећења није отворен:
Примарни намотај трансформатора Т 1 није отворен:

За сваки од ових услова објасните зашто се настају последице.

Открити одговор Сакриј одговор

Диод Д 1 није отворен: отпорник оптерећења прима полу-таласну исправљену снагу уместо пуног таласа, више напона преко Д 1 .
Диод Д 2 се не отвара: отпорник оптерећења прима полу-таласну исправљену снагу уместо пуног таласа, више напона преко Д2 .
Отпорник оптерећења не отвара: Нема струје на секундарној страни круга, мале струје у примарној страни круга, без напона ниже Д 1 или Д 2 .
Примарни намотај трансформатора Т1 не отвара: Нема струје нити напона било гдје на секундарној страни круга, нема струје у примарној страни круга .

Напомене:

Сврха овог питања је да приступи домену решавања проблема са круговима из перспективе да сазнају која је грешка, а не само знати који су симптоми. Иако ово није нужно реална перспектива, он помаже ученицима да изграде темељна знања неопходна за дијагностификацију скривеног круга из емпиријских података. Питања као што је ово треба слиједити (евентуално) другим питањима од студената да идентификују вјероватне грешке засноване на мерењима.

Питање 11

Важан параметар за многе полупроводничке компоненте је термичка отпорност, обично наведена у јединицама степена Целзијуса по Ватт. Шта значи ова оцјена, и како је то повезано са температуром "# 11"> Открит одговор Сакриј одговор

"Термичко отпорност" је мера диференцијалне топлоте која је потребна за полупроводничку компоненту да расипа одређену количину електричне енергије.

Напомене:

Разговарајте о природи топлоте са ученицима: да је потребна диференцијална температура (ΔТ) за пренос топлоте кроз медијум као што је чврста материја. Упоредите ову појаву са разликама у електричном потенцијалу (Е) и електричној струји (И). Како да изразимо способност електричног проводника да носи покретни пуњач под утицајем потенцијалне разлике?

Питајте своје ученике какву разлику чини да ли полупроводничка компонента има високу или ниску топлотну отпорност. Шта је идеално за полупроводнички уређај, високу топлотну отпорност или ниску топлотну отпорност? Зашто?

Питање 12

Ректификационе диоде, као и многе друге врсте полупроводничких компоненти, морају се смањити на повишеним температурама околине. Датотеке често пружају "криве за смањење" које прописују максималну струју за низ околних температура.

Објасните шта је "смирење" и зашто је то тако важно за полупроводничке уређаје.

Открити одговор Сакриј одговор

"Дерирање" значи надоградити максималну снагу компоненте компоненте, у одговору на промјене у другим факторима који утичу на рад компоненте.

Напомене:

Разговарајте са ученицима зашто је температура тако критичан фактор у раду полупроводничких компоненти. Шта се дешава са полупроводничким спојем када се загреје? Шта се може догодити ако се превише загреје?

Питање 13

Опишите рад овог круга за тестирање диода:

Идентификујте шта ће две ЛЕД диоде (ЛЕД) радити приликом тестирања ових три типа диода:

Добра диода
Диода није успела
Диода није отворена
Открити одговор Сакриј одговор

Добра диода: једна ЛЕД осветљена
Диода није успела да закрпи: обе ЛЕД диоде
Диода није отворена: нити ЛЕД није засветлила

Питање изазова: овај круг не само да детектује присуство добре диоде, већ такође има могућност да идентификује поларитет тог диода (који терминал је катод, а који терминал је анода). Објасните како је коло у стању да то уради.

Напомене:

Ово једноставно, али генијално коло (а не мој дизајн, да не мислите да сам збуњен) служи сврси илустрирајуће понашање реверзибилне диоде и пружа потенцијални пројекат за студенте који граде и тестирају.

Питање 14

Користан комад опреме за испитивање полупроводничких компоненти је трагач кривине, који се користи за израду графова струје / напона за испитану компоненту. Графикони се типично приказују на екрану осцилоскопа. Ево веома једноставног круга трагова криве, дизајнираног да се користи са осцилоскопом у КСИ режиму:

Опишите какву врсту трагова би требало направити овим колом на екрану осцилоскопа ако се тестира отпорник . Затим покажите траг за нормалну исправку диода.

Открити одговор Сакриј одговор

Питање за изазов: да ли је важно да ли напонски извор напона за овај склоп буде савршено синусоидан "напомене скривене"> Напомене:

На овом питању има пуно тога. Не само да заслужује пажњу концепт "праћења криве", већ и специфичан рад овог кола вредан истраге. Разлог због којег сам тражио од студената да одреде "криву" за отпорник је био да их упозна са идејом графике компонената струјних / напонских функција, а такође им је омогућио да анализирају круг са линеарном компонентом испод теста него полупроводником.

Важно питање које треба поставити је зашто канал И осцилоскопа мора бити обрнут како би се приказали приказани графови. На који би графици изгледали ако канал није обрнут?

Питање о изазову може се префразирати као: ß је ли напон струјања критичне за добијање прецизне кривуље? "Један од начина да се то демонстрира јесте да се користи генератор генератора као извор напона узбуде (претварач може бити потребан да се изолује творнички генератор функције од на осцилоскопском терену!), и пробати различите опсеге, посматрајући одговоре на екрану осцилоскопа.

Питање 15

Претпоставимо да имамо апликацију где ДЦ генератор даје напајање за пуњење секундарне ћелијске батерије:

Једини проблем са овим подешавањем је да генератор покуша да делује као мотор када је окретање мотора искључено, извлачење напајања из батерије и пражњење. Како би могли да користимо исправљачку диоду како би се то спречило да се деси "# 15"> Открити одговор Сакриј одговор

Напомене:

Ово питање пружа добру прилику да погледате смер струје кроз батерију приликом пуњења, у односу на време пражњења. Такође показује начин на који можемо спречити генератор да "моторизује" без потребе да користи релеј са повратном струјом.

Питање 16

Шта бисте могли урадити ако сте имали апликацију за исправљачку диоду која је захтевала тренутни рејтинг од 2, 5 ампера, али сте имали само 1Н4001 диоде које су доступне за кориштење "# 16"> Ревеал ансвер Хиде ансвер

Користите три 1Н4001 диоде повезане паралелно, овако:

Следеће питање: иако би ово решење требало да функционише (у теорији), у пракси једна или више диода неће прерано прерасти због прегријавања. Решење за овај проблем је повезивање "потопљених" отпорника у серији са оваквим диодама:

Објасните зашто су ови отпорници неопходни да би се осигурала дуга диодни век у овој апликацији.

Напомене:

Одговор на ово питање не би требало да представља велики изазов за ваше ученике, иако је следеће питање мало изазовно. Питајте своје ученике какву сврху служе отпорници за мржњу. Шта знамо о струји кроз диоде ако један или више њих пропадну због прегријавања без отпорника за мокрење "ворксхеет панел панел-дефаулт" итемсцопе>

Питање 17

Претпоставимо да сте изградили једноставни полуваљни исправљач за 480В АЦ извор. Диод мора да издржи пун (напонски) напон овог АЦ извора сваког другог полу-циклуса таласног облика, у супротном ће пропасти. Лоша вијест је да су једине диоде које имате на располагању за изградњу овог исправљачког круга модели диода типа 1Н4002.

Опишите како можете користити више 1Н4002 исправљача за обраду овога много обрнутог напона.

Открити одговор Сакриј одговор

Користите седам 1Н4002 диода повезаних у серији, овако:

Следеће питање: док ово решење треба да ради (у теорији), у пракси једна или више диода неће прерано прерасти због пренапона. Решење за овај проблем је повезивање "дивидер" отпорника паралелно са оваквим диодама:

Објасните зашто су ови отпорници неопходни да би се осигурала дуга диодни век у овој апликацији.

Напомене:

Одговор на ово питање не би требало да представља велики изазов за ваше ученике, иако је следеће питање мало изазовно. Питајте своје ученике какву сврху служе дијелитељски отпорници. Оно што знамо о напону је прекинуло диоде ако један или више њих не успију без постављања дељивача на мјесту "ворксхеет панел панел-дефаулт" итемсцопе>

Питање 18

Који параметар перформансе диода успоставља ограничење за максималну фреквенцију АЦ који може исправити? Да ли бисте требали прегледати диодни образац, који параметар (или параметри) би био најважнији у одговору на ово питање?

Открити одговор Сакриј одговор

Повратно вријеме опоравка (т рр ) је веома важан параметар који ограничава максималну фреквенцију ректификације. Јачина капацитета (Ц ј ) је друга.

Напомене:

Питајте своје ученике да опишу шта би "идеалне" тРр и Ц ј вриједности биле за диоде са неограниченим пропусним пропусним опсегом.

Питање 19

Пронађите једну или две стварне диоде и доведите их са собом у дискусију. Идентификујте што више информација о вашим диодама пре разговора:

Поларитет (који терминал је катод и који је анода)
Пад напона напријед
Континуирана струја
Оцена струје преноса
Непрекидна снага
Открити одговор Сакриј одговор

Ако је могуће, пронађите технички лист произвођача за своје компоненте (или барем таблицу података за сличну компоненту) да бисте разговарали са својим колегама.

Будите спремни да докажете пад напона напона ваших диода у класи, користећи мултиметар!

Напомене:

Сврха овог питања је да ученици кинестетички интеракцију с предметом. Можда изгледа глупо да ученици учествују у вјежби "прикажите и кажите", али сам утврдио да активности попут ове значајно помажу неким ученицима. За ученике који су кинестетички у природи, то је одлична помоћ да заправо додирнете стварне компоненте док уче о својој функцији. Наравно, ово питање такође пружа изврсну могућност да обављају интерпретацију ознака компоненти, користе мултиметар, приступне таблице података итд.

  • ← Претходни радни лист

  • Индек листова

  • Следећи радни лист →