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 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 к 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 С _общ (колонка 4) и ёмкости запорного слоя варикапа С _V (колонка 5).

Рис.1 Принципиальная электрическая схема использования варикапа для перестройки частоты колебательного контура изменением величины обратного напряжения

Таблица 1

U обр., В	f рез, кГц	L, мГн	С общ, пФ	С V, пФ	С к, пФ	f рез. катушки, кГц

2. По данным табл.1 строится график зависимости резонансной частоты колебательного контура от обратного напряжения U _обр. и зависимость ёмкости варикапа С_V от обратного напряжения. При этом ёмкость колебательного контура С _общ вычисляется по известной формуле для каждой резонансной частоты (расчёты привести в отчёте)

где С _общ – ёмкость, в Ф;

L – индуктивность, в Гн;

f _рез – частота, в Гц.

Для определения собственной ёмкости катушки С _к уберите из цепи варикап и конденсатор на 0,22 мкФ, снова определите резонансную частоту и запишите её значение в колонку 7 табл.1. Собственную ёмкость катушки по найденной резонансной частоте вычисляют аналогично по предыдущей формуле, расчёт привести в отчёте а результат расчёта запишите в колонку 6 табл.1

Разность между ёмкостью С _общ и собственной ёмкостью катушки С _к будет соответствовать ёмкости запорного слоя варикапа (колонка 5), результаты расчёта привести в отчёте и записать в колонку 5 табл.1

С _V = C _общ – С _к

При оформлении отчёта по лабораторной работе определите величину порогового обратного напряжения варикапа. Проанализируйте по характеристикам, 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? По результатам работы сделать вывод.

Дата добавления: 2015-10-02