Báo cáo thực hành thực nghiệm 1 các loại diode và các mạch ứng dụng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ BÁO CÁO THỰC HÀNH THỰC NGHIỆM 1: CÁC LOẠI DIODE VÀ CÁC MẠCH ỨNG DỤNG Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Đăng Phú Hoàng Bảo Anh Sinh viên: Cao Xuân Tùng - 21020883 Nguyễn Trung Thực 21020503 Hà Nội, tháng 04 năm 2023 MỤC LỤC Khảo sát đặc tuyến I-V loại diode 1.1 Đo đặc tuyến I-V với diode Si thông thường  Đo vùng điện áp thuận .2 1.2 Đo đặc tuyến I-V diode Zener  Đo vùng thiên áp ngược 1.3 Đo đặc tuyến I-V với diode phát quang LED: D4, D5, D6 Khảo sát mạch chỉnh lưu 1.1 Sơ đồ chỉnh lưu nửa sóng lọc gợn sóng  Khảo sát sơ đồ mạch chỉnh lưu nửa sóng  Khảo sát chỉnh lưu có lọc gợn sóng .8  Khảo sát phụ thuộc gợn sóng vào trở tải tụ lọc 10 1.2 Sơ đồ chỉnh lưu tồn sóng dùng thứ cấp biến có điểm 14  Khảo sát mạch chỉnh lưu tồn sóng gồm diode D1, D2 trở R1 14 1.3 Sơ đồ chỉnh lưu tồn sóng cầu diode .16  Khảo sát mạch chỉnh lưu gồm cầu diode D3, D4, D5, D6 trở R3 .16  Khảo sát chỉnh lưu mạch cầu có lọc gợn sóng .18 Khảo sát đặc tuyến I-V loại diode 1.1 Đo đặc tuyến I-V với diode Si thông thường  Đo vùng điện áp thuận Bảng giá trị dòng chảy qua diode ID sụt VD : VD (V) ID 0.51 0.544 0.55 68 0.569 0.571 0.58 0.596 0.606 0.639 0.699 0.725 0.729 0.09 0.17 0.29 0.45 0.21 0.3 0.36 0.55 0.84 8.92 (mA) Dải biến đổi dòng lớn VON Dải biến đổi nhỏ 15.8 17.19  Nhận xét:  Điện trở Rs trở bảo vệ cho diode Lý do: Rs khiến điện áp chạy qua diode không lớn; tránh trường hợp diode phân cực ngược, điện áp lớn khiến diode bị đánh thủng hỏng  Điện trở Rs P1 khơng biểu đường đặc tuyến I-V, phụ thuộc vào điện áp đặt vào diode cấu tạo diode Ta thấy từ phương trình Shockley: vD iD = IS.[e V −1 ¿ T  Thế VON diode Si : VON = 0.639 (V) Dải biến đổi dịng lớn 0.84 – 15.8 (mA) có dải biến đổi nhỏ tương ứng: 0.639 – 0.735 (V) 1.2 Đo đặc tuyến I-V diode Zener  Đo vùng thiên áp ngược Bảng giá trị ni V, dịng chảy qua ID sụt VD : V (V) -8.2 -9 -10 -11 -12 -13 -14 -15 ID 0.01 0.01 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.11 8.08 8.14 8.15 8.15 8.15 8.15 (mA) VD (mV) 8.151 8.151  Nhận xét:  Hệ số ổn áp diode Zener D3: (%) = 8.151−8.08 ×100 15−8.2 = 1.04%  Vai trò ổn áp diode Zener: tới mức điện áp định vùng thiên áp ngược, điện áp VD gần không đổi  Đặc điểm đặc tuyến I-V diode Zener: Tại vùng thiên áp thuận, diode Zener hoạt động diode Si thông thường Tại vùng thiên áp ngược, dòng qua diode cực nhỏ Điện áp nghịch tăng đến giá trị định dịng qua diode tăng mạnh sụt gần khơng thay đổi (VZ)  Vai trị diode Zener mạch ổn áp: Diode Zener khiến điện áp đầu không đổi cho tải song song với nó, việc dao động hay khơng ổn định điện áp nguồn Nếu dòng điện nằm giới hạn tối thiểu (VZ) tối đa (PIV), diode Zener tạo điện áp không đổi 1.3 Đo đặc tuyến I-V với diode phát quang LED: D4, D5, D6 LED đỏ Điểm bắt đầu sáng Sáng trung bình Sáng rõ Thế ni +V 8.93 8.82 8.54 Dịng qua LED – ID4 ( mA) 0.24 0.7 9.64 Sụt LED – VD4 (V) 1.748 1.8 Điểm bắt đầu sáng Sáng trung bình Sáng rõ Thế ni +V 8.79 8.72 8.46 Dòng qua LED – ID5 (mA) 0.29 1.9 9.59 Sụt LED – VD5 (V) 1.79 1.88 1.95 Điểm bắt đầu Sáng trung Sáng rõ LED xanh LED vàng sáng bình Thế ni +V 8.78 8.76 8.43 Dòng qua LED – ID6 (mA) 0.24 0.58 9.4 Sụt LED – VD6 (V) 1.839 1.882 2.169  Nhận xét: Dòng sử dụng cho loại đèn LED:  LED đỏ: 2V – 9.64 mA  LED xanh: 1.95V – 9.59 mA  LED vàng: 2.169V – 9.4 mA Khảo sát mạch chỉnh lưu 1.1 Sơ đồ chỉnh lưu nửa sóng lọc gợn sóng  Khảo sát sơ đồ mạch chỉnh lưu nửa sóng Mạch gồm diode nối tiếp với điện trở R1 ( hình vẽ): Dạng sóng A OUT hình dưới:  Nhận xét: Sóng OUT chạy nửa chu kỳ dương, sóng A ( sóng lối vào) chạy tồn chu kỳ Lý do: Trong nửa chu kỳ dương điện áp AC, diode phân cực thuận dòng điện chạy qua diode Còn nửa chu kỳ âm điện áp xoay chiều, diode bị phân cực ngược không cho dịng điện chạy qua Dạng sóng điện áp đầu cuối thể hình  Khảo sát chỉnh lưu có lọc gợn sóng Mạch gồm diode nối tiếp với R1//C1 ( hình vẽ): Dạng sóng A OUT hình :  Nhận xét: Lối vào Vi tín hiệu dạng sin có biên độ đỉnh Vp Nửa chu kỳ dương diode dẫn tụ nạp tới đỉnh Vp Qua đỉnh Vi giảm diode phân cực ngược, tụ phóng điện thơng qua trở tải R1 Việc phóng điện tụ diễn gần toàn chu kỳ Vi vượt mức điện áp tụ Khi diode thơng trở lại nạp điện cho tụ tới mức đỉnh Vp Do đó, ta dạng sóng hình Diode dẫn khoảng thời gian t gần đỉnh sóng sin cung cấp nguồn nạp cho tụ lượng điện tích bị q trình phóng Tỷ lệ phần trăm gợn sóng trung bình phụ thuộc vào tần số chỉnh lưu, điện trở tải điện dung tụ: V r= Vp fCR  Khảo sát phụ thuộc gợn sóng vào trở tải tụ lọc  Thay R1 mạch chỉnh lưu có lọc R2: Dạng sóng A OUT hình dưới:  Nhận xét: Tỷ lệ gợn sóng tăng lên thay R1 R2 R2 < R1  Mắc thêm tụ C2//C1//R2 vào mạch trên: Dạng sóng A OUT hình dưới:  Nhận xét: Tỷ lệ gợn sóng giảm mắc thêm tụ C2 đó, điện dung tương đương tụ tăng lên 1.2 Sơ đồ chỉnh lưu tồn sóng dùng thứ cấp biến có điểm  Khảo sát mạch chỉnh lưu tồn sóng gồm diode D1, D2 trở R1 Mạch có dạng hình: Dạng sóng OUT hình dưới:  Nhận xét: Ta thấy dạng sóng OUT trên, tín hiệu dẫn chu kỳ Tại nửa chu kỳ dương, tín hiệu Vs dương, D1 dẫn, D2 ngắt phân cực ngược Mạch hoạt động mạch chỉnh lưu nửa sóng với đầu nửa chu kì dương D1 dẫn Tại nửa chu kỳ âm, tín hiệu Vs âm, D1 ngắt D2 dẫn Mạch hoạt đọng mạch chỉnh lưu nửa sóng với đầu nửa chu kỳ âm D2 dẫn 1.3 Sơ đồ chỉnh lưu tồn sóng cầu diode  Khảo sát mạch chỉnh lưu gồm cầu diode D3, D4, D5, D6 trở R3 Mạch có dạng hình: Dạng sóng OUT:  Nhận xét: Dựa vào thơng tin cung cấp, suy đốn vấn đề nối đất gây cô lập ngắt quãng kết nối nguồn AC máy sóng Với lập ngắt qng này, khơng có tín hiệu AC truyền vào máy sóng để quan sát, bước thực nghiệm khơng u cầu quan sát tín hiệu từ nguồn xoay chiều AC Tuy nhiên, để đảm bảo tính an tồn độ tin cậy bước thực nghiệm, việc nối đất phải kiểm tra sửa chữa cần thiết Để máy sóng hoạt động xác, nguồn AC cần kết nối với máy sóng thơng qua dây nối đất Điều đảm bảo tín hiệu AC từ nguồn truyền đến máy sóng giúp cho người dùng quan sát sóng AC cách xác  Khảo sát chỉnh lưu mạch cầu có lọc gợn sóng Mắc thêm tụ C song song với trở vào mạch cầu: Dạng sóng OUT:  Nhận xét: Trường hợp dùng diode với biến có điểm cuộn thứ cấp lọc: Trường hợp dạng cấu hình với hai diode gọi "cấu hình với nguồn điện xoay chiều, lọc hai diode" (one AC source, one filter and two diodes) Cấu hình sử dụng để chuyển đổi tín hiệu điện xoay chiều thành tín hiệu điện chiều Thiết bị biến có điểm cuộn thứ cấp sử dụng để cung cấp tín hiệu xoay chiều vào hệ thống Tín hiệu xoay chiều đưa vào lọc để loại bỏ tín hiệu khơng mong muốn sản xuất tín hiệu chiều ổn định Sau đó, hai diode sử dụng để chuyển đổi tín hiệu chiều thành tín hiệu chiều có giá trị với chiều dương nguồn điện Trong trường hợp này, hai diode sử dụng để cắt lọc tín hiệu Diode chuyển đổi tín hiệu chiều vào nguồn cấp Cấu hình đơn giản dễ dàng thiết kế Ý kiến đánh giá: ……………………………………….……………………… ……………………………………….……………………… ……………………………………….……………………… ……………………………………….……………………… ……………………………………….……………………… ……………………………………….……………………… ……………………………………….……………………… ……………………………………… ……………………………………………………………… … ……………………………………………………………… ….……………… Điểm số: …… Điểm chữ: ………… Hà Nội, ngày tháng năm 20 Giảng viên đánh giá (Ký, ghi rõ họ tên)