Порядок выполнения эксперимента
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6 Исследование полупроводникового диода с переменной ёмкостью запорного слоя, называемого варикапом Цель работы: изучение влияния обратного напряжения на величину ёмкости варикапа и практическое использование данных диодов в колебательных контурах для перестройки частоты последних. Общие сведения Из теории р-n перехода известно, что переход кремниевого диода при обратном включении ведёт себя как изолятор, а поскольку через него протекает незначительный ток образованный неосновными носителями заряда с ограниченной концентрацией, поэтому p-n переход подобен плохому диэлектрику конденсатора. Пластинами этого конденсатора служат заряженные объёмные области полупроводникового материала за пределами p-n перехода, образованные ионами кристаллической решётки. Приложенное обратное напряжение к диоду изменяет ширину p-n перехода и, соответственно, величину ёмкости. Порядок выполнения эксперимента 1. Собрать схему по рис. 1. Варикап включён вместо переменной ёмкости параллельно индуктивности на 40 мГн, образуя параллельный колебательный контур. Для поддержания незатухающих колебаний колебательный контур подключён через сопротивление 100 кОм к источнику переменной синусоидальной ЭДС с перестраиваемой частотой. Изменяемое обратное постоянное напряжение варикапа в схеме образовано из трёх последовательно соединённых источников постоянного напряжения по 15 В, один из которых регулируемый. Обратное постоянное напряжение подводится непосредственно к варикапу через сопротивление на 100 кОм. Ёмкость величиной 0,22 мкФ служит для исключения протекания постоянного тока через катушку индуктивности колебательного контура и ввиду её большой величины в сравнении с ёмкостью варикапа она не влияет на параметры резонансного контура. Изменяя обратное постоянное напряжение варикапа с интервалом табл. 1, находим значение резонансной частоты для каждого значения обратного напряжения. Резонанс определяется при достижении максимального напряжения между концами параллельного колебательного контура с помощью электронного вольтметра переменного напряжения со стрелочной индикацией или цифровым вольтметром. Для каждого значения обратного постоянного напряжения, измеряемого ЦВ (колонка 1), в табл.1 заносится значение резонансной частоты в кГц (колонка 2), значение вычисленной ёмкости колебательного контура (колонка 4) и ёмкости запорного слоя варикапа (колонка 5). Рис.1 Принципиальная электрическая схема практического использования варикапа для перестройки частоты колебательного контура изменением величины обратного напряжения
Таблица 1
2. По данным табл.1 построить графические зависимости резонансной частоты колебательного контура от обратного напряжения и ёмкости варикапа от обратного напряжения. При этом ёмкость колебательного контура вычисляется по известной формуле на каждой частоте (расчёты представить в развёрнутом виде) где – ёмкость, в Ф; L – индуктивность, в Гн; – частота, в Гц. Для определения собственной ёмкости катушки уберите из цепи варикап и конденсатор на 0,22 мкФ и снова измерьте резонансную частоту (колонка 7). Собственную ёмкость катушки по найденной резонансной частоте вычисляют аналогично по предыдущей формуле ,Ф Разность между ёмкостью и собственной ёмкостью катушки будет соответствовать ёмкости запорного слоя варикапа (колонка 5) 3. При оформлении отчёта по лабораторной работе определите величину порогового обратного напряжения варикапа. Проанализируйте, как ведёт себя ёмкость варикапа при увеличении обратного напряжения. Определите коэффициент перекрытия по ёмкости для данного варикапа? Каков диапазон перестройки частоты в данном колебательном контуре с данным варикапом? 4. По результатам исследований сделать выводы. ©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.
|