Дослідження електричного кола з напівпровідниковим діодом за допомогою моделювального комп’ютерного середовища

Avatar
Автор Атамась Артем
Науковий співробітник НЦ "Мала академія наук України", кандидат технічних наук. Сфера наукових інтересів: розвиток технологій наукової освіти.

Завдання роботи:

дослідити провідні властивості напівпровідникового діода із застосуванням моделювального комп’ютерного середовища; побудувати ВАХ діода.

Обладнання:

ПК з програмою Multisim 11.0.

Теоретична частина


Рис. 1. Модель для виконання лабораторної роботи «Дослідження електричного кола з напівпровідниковим діодом»

Для виконання цієї лабораторної роботи використовується вимірювальна схема, ідентична до схеми, що застосовується в лабораторній роботі “Дослідження електричного кола з напівпровідниковим діодом”. Застосування моделювального комп’ютерного середовища дає змогу виконати цю лабораторну роботу без використання будь-якого обладнання.

Хід роботи

1. Запустіть програму Multisim 11.0.
2. Зайдіть у меню «Place» – «Component».
3. У вікні, що з’явилося, оберіть розділ «Diodes» та сімейство «DIODE» (діоди).
4. Оберіть діод 1N4007. Натисніть «ОК» та поставте його в довільне місце робочого поля програми.
5. Оберіть розділ «Basic» (пасивні компоненти) та сімейство «RESISTOR» (резистор, активний опір).
6. Оберіть резистор опором 10 Ом.
7. Оберіть сімейство «POTENTIOMETER» (змінний резистор, потенціометр).
8. Оберіть змінний резистор 500 Ом.
9. Оберіть розділ «Sources» (джерела).
10. Оберіть сімейство «Power sources» (джерела живлення).
11. Оберіть джерело живлення постійного струму DC_Power, натисніть «ОК» та встановіть його поряд з іншими компонентами.
12. Оберіть «Ground» (заземлення), натисніть «ОК» та встановіть його поряд з іншими компонентами.
13. Оберіть розділ «Indicators» (індикатори, вимірювальні прилади) та сімейство «VOLTMETER» (Вольтметр).
14. Оберіть вертикальний вольтметр VOLTMETER_V.
15. Оберіть сімейство «AMMETR» (Амперметр).
16. Оберіть горизонтальний амперметр AMMETR_H.
17. Закрийте вікно добору компонентів.
18. Виділіть діод, клацніть правою кнопкою миші та оберіть команду «90 Clockwise». Виділені компоненти обернуться на 90° за годинниковою стрілкою.
19. Виділіть потенціометр, клацніть правою кнопкою миші та оберіть команду «Flip Horizontal». Виділені компоненти розвернуться горизонтально.
20. Розставте компоненти на полі програми в порядку, що відповідає рис. 1. Заземлення встановіть внизу.
21. Клацніть лівою кнопкою миші на верхньому виводі джерела живлення і протягніть від нього з’єднання до верхнього кінця змінного резистора R1. Ви здійснили електричне з’єднання двох компонентів.
22. З’єднайте всі компоненти відповідно до схеми на рис. 1. Якщо необхідно до одного виводу певного компонента підвести більше одного електричного з’єднання, користуйтеся командою «Place» – «Junction» (точка з’єднання). Після встановлення точки з’єднання компоненти з’єднуються за п. 20.
23. Подвійним клацанням лівою кнопкою миші на джерелі живлення відкрийте вікно його параметрів та встановіть напругу 9 В.
24. Установіть потенціометр у крайнє нижнє положення.
25. Натисніть кнопку «Пуск». Почалося моделювання роботи схеми. Зчитайте значення напруги та сили струму з віртуальних вимірювальних приладів та запишіть його до таблиці результатів.
26. Змінюйте положення потенціометра на величину одиничного кроку, який за замовчуванням становить 5%, та зчитуйте показання віртуальних вольтметра та амперметра. Результати заносьте до таблиці.
27. Закінчіть віртуальні вимірювання, коли дійдете до крайнього верхнього положення потенціометра.
28. Натисніть кнопку «Стоп» поряд із кнопкою «Пуск».
29. Перенесіть результати вимірювань до Excel та побудуйте ВАХ діода.

Примітка. ВАХ будь-якого елемента або змодельованого електричного ланцюга у Multisim 11.0. може бути отримана значно швидше із застосуванням інструменту IV-Analysis.

30. У правому боці вікна програми оберіть інструмент IV-Analysis (характерограф) та відкрийте його вікно подвійним клацанням лівою кнопкою миші.
31. Оберіть ще один діод 1N4007.
32. Підключіть діод до характерографа (рис. 2).


Рис. 2. Підключення діода до характерографа

33. У вікні характерографа натисніть кнопку «Simulate param.»
34. У діалоговому вікні, що з’явилося, виставте початкову і кінцеву напруги зняття ВАХ та крок зміни напруги відповідно до рис. 3. Натисніть «ОК».


Рис. 3. Діалогове вікно характерографа

35. Натисніть кнопку «Пуск» . У вікні характерографа має з’явитися ВАХ підключеного до нього діода.
36. Натисніть кнопку «Стоп».
37. За допомогою інструменту прокрутки характерографа можна зчитати точні значення напруги й струму на ВАХ.

Аналіз даних

Таблиця результатів