Điốt chỉnh lưu

Thiết bị và mạch bán dẫn rời rạc

• Câu hỏi 1

  Đừng chỉ ngồi đó! Xây dựng một cái gì đó !!

  Học để phân tích các mạch toán học đòi hỏi nhiều nghiên cứu và thực hành. Thông thường, sinh viên thực hành bằng cách làm việc thông qua nhiều vấn đề mẫu và kiểm tra câu trả lời của họ đối với những câu hỏi được cung cấp bởi sách giáo khoa hoặc người hướng dẫn. Trong khi điều này là tốt, có một cách tốt hơn nhiều.

  Bạn sẽ học được nhiều hơn nữa bằng cách thực sự xây dựng và phân tích các mạch thực , cho phép thiết bị kiểm tra của bạn cung cấp các câu trả lời trên Thay vì một cuốn sách hoặc một người khác. Để có các bài tập xây dựng mạch thành công, hãy làm theo các bước sau:

  1. Đo lường cẩn thận và ghi lại tất cả các giá trị thành phần trước khi xây dựng mạch, chọn giá trị điện trở đủ cao để gây thiệt hại cho bất kỳ thành phần hoạt động nào là không thể.
  2. Vẽ sơ đồ nguyên lý cho mạch cần phân tích.
  3. Cẩn thận xây dựng mạch này trên một bảng mạch hoặc phương tiện thuận tiện khác.
  4. Kiểm tra độ chính xác của cấu trúc mạch, theo từng dây đến từng điểm kết nối và xác minh từng phần tử một trên sơ đồ.
  5. Toán học phân tích mạch, giải cho tất cả các giá trị điện áp và hiện tại.
  6. Đo cẩn thận tất cả các điện áp và dòng điện, để xác minh tính chính xác của phân tích của bạn.
  7. Nếu có bất kỳ lỗi đáng kể nào (lớn hơn một vài phần trăm), hãy cẩn thận kiểm tra cấu trúc mạch của bạn so với sơ đồ, sau đó tính toán lại cẩn thận các giá trị và đo lại.

  Khi sinh viên lần đầu tiên tìm hiểu về các thiết bị bán dẫn và rất có thể làm hỏng chúng bằng cách kết nối không đúng trong mạch của họ, tôi khuyên họ nên thử nghiệm với các thành phần lớn, công suất cao (điốt chỉnh lưu 1N4001, bóng bán dẫn trường hợp TO-220 hoặc TO-3 , v.v.) và sử dụng các nguồn năng lượng pin khô thay vì nguồn cung cấp năng lượng để bàn. Điều này làm giảm khả năng thiệt hại thành phần.

  Như thường lệ, tránh các giá trị điện trở rất cao và rất thấp, để tránh các lỗi đo lường gây ra bởi đồng hồ tải Tải trọng (trên cao cấp) và để tránh hiện tượng cháy bóng bán dẫn (ở cấp thấp). Tôi đề nghị điện trở trong khoảng từ 1 kΩ đến 100 kΩ.

  Một cách bạn có thể tiết kiệm thời gian và giảm khả năng xảy ra lỗi là bắt đầu với một mạch rất đơn giản và tăng dần các thành phần để tăng độ phức tạp của nó sau mỗi phân tích, thay vì xây dựng một mạch hoàn toàn mới cho mỗi vấn đề thực hành. Một kỹ thuật tiết kiệm thời gian khác là sử dụng lại các thành phần tương tự trong nhiều cấu hình mạch khác nhau. Bằng cách này, bạn sẽ không phải đo bất kỳ giá trị nào của thành phần nhiều lần.
  Tiết lộ câu trả lời

• Câu hỏi 2

  Khi được vẽ trên một đường theo dõi đường cong, đường cong đặc trưng cho một diode chỉnh lưu đường nối PN bình thường trông giống như thế này:

  
  

  Dán nhãn cho từng trục (ngang và dọc) của biểu đồ theo dõi đường cong, sau đó xác định xem diode có hoạt động giống nguồn điện áp hơn hay giống với nguồn hiện tại (nghĩa là nó cố gắng duy trì điện áp không đổi hay nó cố gắng duy trì dòng điện không đổi?) khi nó đang tiến hành hiện tại

  Các mô hình rất hữu ích vì chúng đơn giản hóa các xấp xỉ mạch. Ví dụ, chúng ta có thể phân tích mạch diode này khá dễ dàng nếu chúng ta thay thế một nguồn điện thay cho diode:

  
  

  Câu hỏi duy nhất ở đây là, sự thay thế nào có ý nghĩa nhất? Dựa trên hành vi đường cong đặc trưng của diode, chúng ta nên thay thế một nguồn điện áp hoặc một nguồn hiện tại thay cho nó? Giả sử đây là một diode chỉnh lưu 1N4001, giá trị chúng ta nên sử dụng cho nguồn thay thế là gì?
  Tiết lộ câu trả lời

• Câu 3

  Sơ đồ sau đây là một mạch theo dõi đường cong đơn giản , được sử dụng để vẽ các đặc tính dòng điện / điện áp của các thành phần điện tử khác nhau trên màn hình dao động:

  
  

  Cách thức hoạt động của nó là bằng cách áp một điện áp xoay chiều trên các cực của thiết bị được thử nghiệm, xuất ra hai tín hiệu điện áp khác nhau cho máy hiện sóng. Một tín hiệu, điều khiển trục ngang của máy hiện sóng, biểu thị điện áp trên hai cực của thiết bị. Tín hiệu khác, điều khiển trục dọc của máy hiện sóng, là điện áp rơi trên điện trở shunt, thể hiện dòng điện qua thiết bị. Với máy hiện sóng được đặt cho chế độ Đập XY, tia điện tử theo dõi đường cong đặc trưng của thiết bị.

  Ví dụ, một điện trở đơn giản sẽ tạo ra màn hình dao động này:

  
  

  Một điện trở có giá trị lớn hơn (nhiều ohms điện trở hơn) sẽ tạo ra một đồ thị đặc trưng có độ dốc nông hơn, biểu thị ít dòng điện hơn cho cùng một điện áp được áp dụng:

  
  

  Các mạch theo dõi đường cong tìm thấy giá trị thực của chúng trong việc kiểm tra các thành phần bán dẫn, có hành vi điện áp / dòng điện là phi tuyến. Ví dụ đường cong đặc trưng này cho một diode chỉnh lưu thông thường:

  
  

  Dấu vết là phẳng ở mọi nơi bên trái của trung tâm nơi điện áp được đặt là âm, cho thấy không có dòng diode khi nó bị phân cực ngược. Tuy nhiên, ở bên phải của trung tâm, dấu vết uốn cong mạnh lên trên, cho thấy dòng diode theo cấp số nhân với điện áp ứng dụng tăng dần (phân cực thuận) giống như phương trình diode Diode dự đoán.

  Trên các lưới sau, vẽ đồ thị đường cong đặc trưng cho một diode bị thiếu và cũng không thể mở được:

  
  
  Tiết lộ câu trả lời

• Câu 4

  Làm thế nào có thể xác định cực tính của một diode chỉnh lưu (thiết bị đầu cuối nào là cực dương, và thiết bị đầu cuối nào là cực âm) từ hình dạng vật lý của nó?
  Tiết lộ câu trả lời

• Câu 5

  Sê-ri các diode chỉnh lưu của 1N400x rất phổ biến cho các ứng dụng hiện tại. Theo dòng 1N400x, tôi có nghĩa là 1N4001, 1N4002, 1N4003 ,. . . 1N4007. Chỉ có một tham số khác nhau giữa các mô hình diode khác nhau. Tham số này là gì, và ý nghĩa của nó là gì?
  Tiết lộ câu trả lời

• Câu 6

  Hoàn thành bảng giá trị sau cho mạch diode này, giả sử mức giảm điện áp chuyển tiếp điển hình là 0,65 volt cho diode:

  
  
  Tiết lộ câu trả lời

• Câu 7

  Hoàn thành bảng giá trị sau cho mạch diode này, giả sử mức giảm điện áp chuyển tiếp điển hình là 0,72 volt cho diode:

  
  
  Tiết lộ câu trả lời

• Câu 8

  Dự đoán tất cả các điện áp và dòng điện thành phần trong mạch này sẽ bị ảnh hưởng như thế nào do các lỗi sau. Xem xét từng lỗi một cách độc lập (tức là từng lỗi một, không có nhiều lỗi):

  
  

  Diode D 1 không mở được:

  Diode D 1 không được rút ngắn:

  Điện trở R 1 không mở được:

  Cầu hàn (ngắn) qua điện trở R 1 :

  Đối với mỗi điều kiện này, giải thích tại sao các hiệu ứng kết quả sẽ xảy ra.
  Tiết lộ câu trả lời

• Câu 9

  Dự đoán tất cả các điện áp và dòng điện thành phần trong mạch này sẽ bị ảnh hưởng như thế nào do các lỗi sau. Xem xét từng lỗi một cách độc lập (tức là từng lỗi một, không có nhiều lỗi):

  
  

  Diode D 1 không mở được:

  Diode D 1 không được rút ngắn:

  Điện trở R 1 không mở được:

  Điện trở R 2 không mở được:

  Đối với mỗi điều kiện này, giải thích tại sao các hiệu ứng kết quả sẽ xảy ra.
  Tiết lộ câu trả lời

• Câu 10

  Dự đoán tất cả các điện áp và dòng điện thành phần trong mạch này sẽ bị ảnh hưởng như thế nào do các lỗi sau. Xem xét từng lỗi một cách độc lập (tức là từng lỗi một, không có nhiều lỗi):

  
  

  Diode D 1 không mở được:

  Diode D 2 không mở được:

  Tải điện trở không mở:

  Biến áp sơ cấp biến áp T 1 không mở được:

  Đối với mỗi điều kiện này, giải thích tại sao các hiệu ứng kết quả sẽ xảy ra.
  Tiết lộ câu trả lời

• Câu 11

  Một thông số quan trọng đối với nhiều thành phần bán dẫn là độ bền nhiệt , thường được quy định theo đơn vị độ C trên mỗi watt. Đánh giá này có ý nghĩa gì, và nó liên quan đến nhiệt độ như thế nào?
  Tiết lộ câu trả lời

• Câu 12

  Điốt chỉnh lưu, giống như nhiều loại linh kiện bán dẫn khác, nên được giảm xuống ở nhiệt độ môi trường cao. Datasheets thường cung cấp các đường cong giảm dần và quy định dòng điện tối đa cho một phạm vi nhiệt độ môi trường.

  Giải thích chính xác về những gì mà Viking tạo ra, và tại sao nó lại quan trọng đối với các thiết bị bán dẫn.
  Tiết lộ câu trả lời

• Câu 13

  Mô tả hoạt động của mạch thử nghiệm diode này:

  
  

  Xác định hai điốt phát sáng (LED) sẽ làm gì khi kiểm tra ba loại điốt này:

  Diode tốt

  Diode thất bại

  Diode không mở được

  Tiết lộ câu trả lời

• Câu 14

  Một thiết bị thử nghiệm hữu ích cho các thành phần bán dẫn là một máy đo đường cong , được sử dụng để tạo ra các đồ thị dòng điện / điện áp cho một thành phần đang được thử nghiệm. Các biểu đồ thường được hiển thị trên màn hình dao động. Đây là một mạch theo dõi đường cong rất đơn giản, được thiết kế để sử dụng với máy hiện sóng ở chế độ XY:

  
  

  Mô tả loại dấu vết nào sẽ được vẽ bởi mạch này trên màn hình dao động nếu một điện trở đang được thử nghiệm. Sau đó, hiển thị dấu vết cho một diode chỉnh lưu bình thường.
  Tiết lộ câu trả lời

• Câu 15

  Giả sử chúng ta có một ứng dụng trong đó một máy phát DC cung cấp năng lượng để sạc pin pin thứ cấp:

  
  

  Vấn đề duy nhất với thiết lập này là, máy phát điện cố gắng hoạt động như một động cơ khi tắt động cơ, rút ​​điện từ pin và xả pin. Làm thế nào chúng ta có thể sử dụng một diode chỉnh lưu để ngăn chặn điều này xảy ra?
  Tiết lộ câu trả lời

• Câu 16

  Bạn có thể làm gì nếu bạn có một ứng dụng cho một diode chỉnh lưu yêu cầu xếp hạng dòng điện chuyển tiếp là 2,5 amps, nhưng bạn chỉ có sẵn các điốt mô hình 1N4001 để sử dụng? Làm thế nào bạn có thể sử dụng nhiều điốt chỉnh lưu 1N4001 để xử lý dòng điện này?
  Tiết lộ câu trả lời

• Câu 17

  Giả sử bạn đang xây dựng một mạch chỉnh lưu nửa sóng đơn giản cho nguồn AC 480 volt. Diode cần chịu được điện áp đầy đủ (cực đại) của nguồn AC này sau mỗi nửa chu kỳ khác của dạng sóng, nếu không nó sẽ thất bại. Tin xấu là, điốt duy nhất bạn có sẵn để xây dựng mạch chỉnh lưu này là điốt mô hình 1N4002.

  Mô tả cách bạn có thể sử dụng nhiều điốt chỉnh lưu 1N4002 để xử lý điện áp ngược nhiều này.
  Tiết lộ câu trả lời

• Câu 18

  Thông số hiệu suất diode nào thiết lập giới hạn cho tần số tối đa của AC mà nó có thể khắc phục? Nếu bạn đã kiểm tra một biểu dữ liệu diode, tham số (hoặc tham số) nào sẽ là quan trọng nhất trong việc trả lời câu hỏi này?
  Tiết lộ câu trả lời

• Câu 19

  Tìm một hoặc hai điốt thực và mang chúng đến lớp để thảo luận. Xác định càng nhiều thông tin càng tốt về điốt của bạn trước khi thảo luận:

  Cực tính (cực nào là cực âm và cực dương)

  Chuyển tiếp giảm điện áp

  Đánh giá hiện tại liên tục

  Đánh giá hiện tại

  Đánh giá năng lượng liên tục