|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ Цікаві експерименти: знайомимося з діодом. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Початківцю радіоаматору Діод - найпростіший напівпровідниковий пристрій, що пропускає електричний струм в одному напрямку - від анода до катода. Проте він дуже цікавий і широко використовується в радіоелектроніці. Підтвердженням сказаного послужать запропоновані експерименти. Відразу обмовимося, що для експериментів візьмемо два різновиди діодів – германієвий та кремнієвий, найпоширеніших серій: Д9 та КД105 (рис. 1). Їх характеристики - залежність прямого струму (Iпр), тобто струму через діод у прямому напрямку (від анода до катода), від прямої напруги (Uпр), прикладеного до діода (вимірюють між висновками анода та катода), дещо відрізняються. Кремнієвий діод починає відкриватися при більшій напрузі порівняно з германієвим (див. рис. 1), тому характеристика у германієвого діода значно плавніша - ця особливість іноді використовується при конструюванні тих чи інших пристроїв.
Електронний захист. Почніть із простого експерименту (рис. 2,а): візьміть батарею GB1 напругою 4,5 В (типу 3336) і підключіть до неї вольтметр PV1 (в цьому режимі повинен працювати авометр Ц20) через кремнієвий діод VD1. Що показала стрілка вольтметра? Напруга, близька до напруги батареї, але не рівна йому (про причину цього - трохи пізніше). При включенні германієвого діода замість кремнієвого вольтметра покаже напругу, практично рівну напрузі батареї.
В обох варіантах діод включений у прямому напрямку, через нього протікає струм близько двох десятків мікроампер, пряма напруга, що падає на діоді, мало в порівнянні з напругою батареї. Тепер змініть полярність підключення висновків батареї. Анод діода виявиться з'єднаним з мінусовим виведенням батареї, тобто діод буде включений у зворотному напрямку. Якщо він кремнієвий, стрілка вольтметра не ворухнеться, оскільки його опір при такому включенні практично нескінченний. З германієвим становище інше. Наприклад, діод серії Д9 має зворотний опір близько 2 МОм, а вхідний опір Ц20 на діапазоні 10 становить 200 кОм. Тому стрілка вольтметра зафіксує напругу приблизно в 10 разів менше, ніж напруга джерела живлення. Але варто перейти на менший діапазон вимірювань, як впаде і напруга, що вимірюється вольтметром - адже вхідний опір приладу стане менше, а значить, зміниться коефіцієнт передачі дільника, утвореного зворотним опором діода і вхідним опором вольтметра. Який висновок випливає з цього експерименту? Діод здатний захистити навантаження від випадкової подачі її напруги зворотної полярності. Багато років тому радіоаматори вбудовували в деякі конструкції, зокрема малогабаритні транзисторні радіоприймачі, діод в ланцюг живлення. Внаслідок цього вдавалося уникнути неприємностей (виходу з ладу транзисторів) при неправильному підключенні джерела живлення. Подібний захист може бути використаний вами в різних розробках. Однак постає питання: чому такого захисту не зустрінеш у сучасних конструкціях? Відповісти на нього допоможе експеримент, для якого знадобляться батарея на 4,5 В, діод (германієвий та кремнієвий) та два вольтметри (рис. 2, б). Вольтметр PV1 контролює напругу джерела живлення, a PV2 - напругу на навантаженні, яке захищає діод. Поки опір навантаження (в даному випадку вхідний опір вольтметра) велике, через германієвий діод протікає незначний струм і падіння напруги на ньому практично немає. На вольтметрах будуть однакові свідчення. Підключіть паралельно до вольтметра PV2 постійний резистор опором 1 кОм - стрілка вольтметра зафіксує зменшення напруги на навантаженні. А при підключенні резистора опором 430 Ом напруга стане ще меншою через більшу пряму напругу на діоді. Коли ж ви встановите на місце VD1 кремнієвий діод, напруга на PV2 вольтметрі буде менше, ніж на PV1, навіть без підключеного резистора. Пояснити це неважко, порівняти характеристики діодів (див. рис. 1). При тому самому навіть слабкому прямому струмі пряме напруга на германієвому діоді менше, ніж кремнієвому. Підключення опору викликає збільшення прямої напруги діода, отже, зменшення напруги на навантаженні. Щоправда, пряма напруга вбирається у 1 У при зростанні прямого струму через кремнієвий діод серії КД105 до 300 мА (для Д9 - від 10 до 90 мА залежно від конкретного типу діода). І все ж втрата його при живленні конструкції напругою 9; 4,5 і особливо 3 відчутна. Ось чому такий спосіб захисту не знайшов широкого застосування. У радіоаматорській практиці необхідно захистити вхідні ланцюги пристроїв, що працюють з малими сигналами, від випадкового попадання підвищеної напруги. У таких випадках доводиться згадати про кремнієвий діод, який починає пропускати струм лише з певної напруги. Адже на його характеристиці початкова ділянка проходить горизонтальною віссю. Це властивість діода і використовується для роботи його як елемент електронного захисту. Переконатися у сказаному дозволить експеримент (рис. 2, в), для проведення якого знадобляться, крім кремнієвого діода, постійний та змінний резистори, батарея 3336, вимикач та вольтметр постійного струму з діапазоном вимірювань, наприклад, 3 (авометр Ц20). Встановивши спочатку двигун змінного резистора R1 в нижнє за схемою положення, подають вимикачем SA1 напруга живлення. Плавно переміщуючи двигун резистора вгору, спостерігають за плавним зростанням напруги на діоді по відхилення стрілки вольтметра. При напрузі приблизно 0,6 В приріст напруги на вольтметрі почне зменшуватися, а невдовзі стрілка приладу практично зупиниться (при напрузі приблизно 0,7...0,8 В) і залишиться в такому стані навіть тоді, коли двигун змінного резистора опиниться у верхньому за схемою положення, тобто на пристрій захисту буде подано 4,5 Ст. Що сталося? До певної напруги діод був закритий і вольтметр вимірював напругу, що знімається з двигуна змінного резистора. А потім діод почав відкриватися і шунтувати вольтметр, який в даному випадку імітує ланцюг, що захищається. Зі зростанням напруги збільшувався струм через діод, а значить, зростала і його шунтуюча дія. Незабаром діод відкрився настільки, що почав повністю шунтувати вольтметр. Напруга на діоді залишається стабільним незважаючи на зміни зовнішньої напруги (знімається з двигуна змінного резистора) через падіння надлишку напруги на резисторі R2. У разі діод захищає від випадкового підвищення напруги певної полярності. Якщо ж потрібно захистити ланцюг від стрибків різнополярної напруги, ставлять два паралельно включені діоди - один у прямому, а інший у зворотному напрямках. Можлива така ситуація, коли потрібен захист, що "спрацьовує" при більшій напрузі, ніж забезпечує один діод. Тоді ставлять два або більше послідовно з'єднаних діодів (рис. 2, г). Проведіть випробування з таким варіантом і переконайтеся у сказаному. Регулятор яскравості. Як відомо, в плоскому кишеньковому ліхтарі використовується батарея 3336 напругою 4,5 і лампа на 3,5 В. При свіжій батареї лампа світить дуже яскраво. Якщо потрібно, яскравість можна трохи зменшити, ввімкнувши в її ланцюг кремнієвий діод VD1 та додатковий вимикач SA1 (рис. 3, а). Змонтуйте цей вузол на макеті та переконайтеся у його дії.
Коли контакти вимикача замкнуті, яскравість лампи EL1 є найбільшою. Варто встановити перемикач у положення розімкнених контактів, як у роботу вступає діод. Пряма напруга на ньому зменшує напругу на лампі і її яскравість знижується. Ефективніше працює діод у ланцюзі змінного струму (рис. 3, б), яким може харчуватися, скажімо, нічник. Тут при розмиканні контактів вимикача SA1 відбувається більше зниження напруги (середньої напруги) на лампі через прояв властивості діода - пропускати струм в одному напрямку, в даному випадку тільки при позитивних напівперіодах змінної напруги на аноді діода. Трансформатор слід підібрати такий, щоб напруга на обмотці II не перевищувала напруги, на яку розрахована лампа розжарювання. Управління лампами з двох дротів. Як бути, якщо потрібно включати окремо дві лампи, розташовані на відстані від вимикача і з'єднані з ним тільки двопровідною лінією? Згадайте у цьому випадку про діод. При живленні лінії постійним струмом (рис. 4, а) знадобляться два діоди - їх включають кожен у ланцюг "своїй" лампи, але в різних напрямках: один у прямому, інший у зворотному. Коли перемикач SA1 стоїть у положенні, показаному на схемі, струм протікає через діод VD1 і лампу EL1 - вона горить. При установці перемикача в інше положення струм потіче лише через діод VD2 та лампу EL2. Лампа EL1 згасне, а EL2 запалиться.
Якщо проводка живиться змінним струмом, двома діодами не обійтися, оскільки кожен із них хоч і працюватиме при "своєму" напівперіоді, лампи спалахнуть одночасно. Тому доведеться додати ще два діоди (рис. 4, б) і в ланцюг кожного з них поставити окремий вимикач. Щоб запалити лампу EL1, необхідно замкнути контакти вимикача SA2, а для запалення лампи EL2 - вимикача SA2. При замиканні контактів обох вимикачів запаляться всі лампи. Просто та зручно. Правда, лампи світитимуть вповнокала, оскільки через кожну з них струм протікає тільки при одному півперіоді змінної напруги на вторинній обмотці Т1 трансформатора. Для збереження колишньої яскравості освітлення (такої, що була б при прямому підключенні лампи до трансформатора), можна рекомендувати застосування ламп більшої потужності. Подовжувач напруги. Пристрій, схема якого показано на рис. 5,а, - однонапівперіодний випрямляч. Постійна напруга U1 на конденсаторі С1 перевищуватиме змінну напругу, що вимірюється вольтметром змінного струму на вторинній обмотці трансформатора, приблизно в 1,4 рази, тобто воно відповідатиме амплітудному значенню напівхвилі змінної синусоїдальної напруги.
Постійну напругу на виході випрямляча неважко збільшити практично вдвічі (рис. 5, б), якщо додати ще один діод (/02) і конденсатор (С2). Тепер вийде випрямляч, який працює при обох напівхвилях змінної напруги. Під час позитивних напівхвиль на верхньому за схемою виведення обмотки II трансформатора заряджатиметься конденсатор С1, а під час негативних - С2. Оскільки конденсатори включені послідовно, напруги на них (U1 і U2) складуться і підсумкова напруга (U3) вийде вдвічі більше ніж на кожному з конденсаторів. Тому такий випрямляч називають випрямлячем із подвоєнням напруги. Він реалізується у випадках, коли понижуючий трансформатор має лише одну вторинну обмотку. Для проведення експерименту підійде будь-який знижуючий мережевий трансформатор з напругою на вторинній обмотці 6...10 В. Діоди можуть бути, крім зазначених на схемі, будь-які випрямні, кремнієві або германієві (підійдуть будь-які серії Д9). Конденсатори - будь-які оксидні, ємністю не менше 10 мкФ на номінальну напругу не менше подвоєної змінної напруги на вторинній обмотці трансформатора. Діодний пробник. Як визначити кінці двопровідної лінії зв'язку, прокладеної, скажімо, між двома кімнатами квартири?
Омметром тут, звичайно, не скористаєшся, оскільки не вистачить довжини його щупів. На допомогу знову приходить діод (рис. 6). Його підключають до кінців проводів лінії (її можна зімітувати зібраним у грудку двожильним мережним проводом) в одній кімнаті і позначають провід, з яким з'єднаний анод діода. В іншій кімнаті до кінців проводів підключають спочатку в одній, а потім в іншій полярності щупи ХР1 і ХР2 сигнального пристрою, зібраного з батареї 3336 і лампи розжарювання на напругу 3,5 В. В одному з варіантів підключення лампа спалахне, що вкаже на проходження струму через лінію зв'язку та діод. А це, у свою чергу, дозволить засвідчити, що кінці, з якими з'єднані анод діода та ланцюг плюсового виведення батареї, належать одному й тому проводу. Діод для експерименту може бути будь-який кремнієвий або германієвий, розрахований на проходження через нього струму, що перевищує струм лампи розжарювання. Автор: В.Поляков, м.Москва
Шум транспорту затримує зростання пташенят
06.05.2024 Бездротова колонка Samsung Music Frame HW-LS60D
06.05.2024 Новий спосіб управління та маніпулювання оптичними сигналами
05.05.2024
▪ Хороший холестерин захищає від сепсису ▪ В Африці також можуть побудувати синхротрон ▪ Диски Seagate Video 2.5 HDD для безперервної експлуатації ▪ Процесорна система охолодження Zalman CNPS10X Performa Black ▪ Встановлено рекорд із запусків у космос
▪ розділ сайту Автомобіль. Добірка статей ▪ стаття Стереохімія. Історія та суть наукового відкриття ▪ стаття Чому бики накидаються на червоний одяг? Детальна відповідь ▪ стаття Єллоустон. Диво природи ▪ стаття Сонячне теплопостачання. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page