ПЛАН-КОНСПЕКТ ЗАНЯТИЯ Тема: ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ПРИБОРЫ - Диоды и стабилитроны.
план-конспект

ПЛАН-КОНСПЕКТ ЗАНЯТИЯ

Объединение: «Лаборатория радиоэлектроники»

Для учащиеся 1 года обучения.

Тема: ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ПРИБОРЫ

Диоды и стабилитроны.

Цель:

- ознакомить с новыми базовыми понятиями полупроводниковых приборов: диодов и стабилитронов, понять их назначение и способы применения.

Задачи:

 -Ознакомить с разновидностями полупроводниковых приборов и их свойствами, применением;

-сформировать интерес  к  радиотехнике и практическому творчеству по применению данных приборов;

- способствовать развитию технического мышления;

- способствовать формированию личностных качеств: усидчивости, любознательности.

Методы:

-словесный: объяснение

-наглядный: демонстрация приборов,  таблиц.

Дидактический материал и оборудование:

приборы, таблицы с техническими данными   полупроводниковых приборов с цветовой и кодовой маркировкой;   электрическая  цепь с диодом и лампочкой, подключенная к источнику питания;  диоды,    меловая доска.

 План занятия

1. Организационная часть.

          *Контроль посещаемости;

          *Проверка  готовности  к занятию: наличие  учебных тетрадей, ручек.

2.Основная часть.

          *Повторение пройденного материала:   понятий  резистора и конденсатора и их

            свойств.

                * Объяснение нового  материала: понятий диодов, стабилитронов,

                  их применение.

                *Техника безопасности при работе с полупроводниковыми приборами.

                * Повторение нового материала.

      3.Заключительная часть.

                * Подведение итогов занятия.

     Ход занятия.

1. Организационная часть. (3 мин.)

Педагог приветствует учащихся, осуществляет проверку присутствующих,

     готовность учащихся к занятию: наличие  учебных тетрадей, ручек.

     Сообщает  план занятия, тему занятия, цели и задачи.

     2.Основная часть

     2.1 Повторение пройденного материала (учащимся дается 10 минут для повторения по записям пройденного материала):

Вопросы: Рассказать о свойствах резисторов

                 Рассказать о свойствах конденсаторов

                 Рассказать о применении резисторов

                 Рассказать о применении конденсаторов.

  2.2. Изучение нового материала.

           Преподаватель перечисляет функции, которые выполняют различные полупроводниковые приборы. На примерах устройств ( приемник, телевизор, или устройства, изготовленные ранее в кружке) , известных учащимся, рассказывает о той роли, которую выполняют в них диоды, стабилитроны.

           Рассматривается самый простой из полупроводниковых приборов - диод,

демонстрируется  функция  работы  диода в цепи постоянного тока (используется источник постоянного напряжения, провода, лампа накаливания и диод).

АнодКатод

Обозначение диода

Схема демонстрации работы  диода в цепи постоянного тока.

          Обращается внимание на технику безопасности при работе с электрическими цепями (безопасным считается напряжение  до 40 вольт).

         Диод  необходим для выпрямления переменного напряжения в постоянное, т. к все приборы фактически работают на постоянном напряжении.

        Уместно сказать, что слово «диод» образовано от греческого di…- приставка, означающая дважды, двойной,  и сокращённого «od» - электрод.

Рассказывается о прохождении тока  в цепи через  диод. Германиевые диоды открываются в прямом направлении при напряжении 0,1…0,2 В, а кремниевые - при 0,6…0,7 В. Германиевые диоды имеют меньшее сопротивление, чем кремневые  (чем меньше сопротивление цепи, тем больше ток по закону Ома).

        При необходимости можно использовать параллельное или последовательное соединение диодов.

        При последовательном соединении параллельно каждому диоду надо включать высокоомный   резистор Rш  для равномерного распределения между ними обратного напряжения. При этом должно выполняться условие:                            

                                            Iш  > (0,05…0,1) Iобр,

                   где Iобр. – сила обратного тока диода;  Iш  - сила тока шунта.

Убеждаются в исправности полупроводникового диода путём измерения его прямого Rпр. и обратного (Rобр.) сопротивлений. При проверке диода омметром следует учитывать, что из-за нелинейности вольт- амперной характеристики диода измерение значения Rпр. и Rобр.  зависят от напряжения источника питания омметра. Чем больше это напряжение, тем меньше  Rпр. и больше Rобр.

         Стабилитрон – это тоже диод, но предназначен он не для выпрямления переменного тока, хотя и может выполнять такую функцию, а для стабилизации, т.е. поддержания постоянства напряжения в цепях питания радиоэлектронной аппаратуры. (Показать внешний вид основных стабилитронов и его графическое обозначение).

Анод   Катод

Обозначение стабилитрона

Напряжение стабилизации однотипных стабилитронов имеет значительный разброс, поэтому для подбора стабилитронов собирают cхему из последовательно соединенных источника постоянного напряжения с ЭДС, превышающей напряжение стабилизации на 25...50%, переменного резистора 500...1000 Ом, проверяемого стабилитрона и миллиамперметра.. Для измерения напряжения стабилизации на стабилитроне надо иметь вольтметр с входным сопротивлением не менее 1 кОм/В.

С помощью переменного резистора устанавливают ток в цепи с силой, равной силе рабочего тока стабилитрона, и измеряют напряжение стабилизации.

Стенд для проверки стабилитронов надо сделать на практических занятиях.

Из-за большого разброса параметров стабилитронов соединять их параллельно с целью увеличения силы тока нельзя. Выходом из этого положения является применение радиаторов. В простейшем виде радиатор — это две алюминиевые пластинки толщиной 2 мм площадью 200...220 кв.см. Для эффективного отвода тепла пластины прижимают к корпусу стабилитрона. Чтобы улучшить тепловой контакт, со стабилитрона в местах соприкосновения его с пластинами удаляют краску и смазывают невысыхающей смазкой, например силиконовой. Это позволяет увеличить ток стабилизации стабилитронов, например типа Д808—Д813, в несколько раз.

Для проверки исправности стабилитронов Д808—Д813, Д815 и др. можно воспользоваться любым авометром. Если при измерении прямого сопротивления авометр покажет сопротивление 100... 150 Ом, а при измерении обратного сопротивления стрелка прибора не сдвинется с места (на шкале «х 10»), стабилитрон считается исправным.

     А как быть, если в кружке не окажется стабилитронов? В этом случае можно использовать регулируемый аналог на транзисторах.

Регулируемый аналог на транзисторах

Он представляет двухкаскадный усилитель постоянного тока, охваченный отрицательной обратной связью через делитель напряжения R1-RЗ. У этого устройства такая же вольт-амперная характеристика, что и у стабилитрона, причем напряжение стабилизации можно регулировать в пределах 3...20 В резистором R1. Напряжение стабилизации определяется соотношением сопротивлений резисторов делителя, которое устанавливают таким, чтобы напряжение на эмиттерном переходе транзистора VII было равно примерно 0,7 В. Тогда при увеличении напряжения на входе напряжение на базе транзистора VТ1 также увеличится, что приведет к возрастанию силы тока через транзистор VТ2, а следовательно, к компенсации повышения выходного напряжения. При указанных на схеме номиналах элементов регулируемый аналог имеет следующие характеристики:

•   напряжение стабилизации при изменении

сопротивления R1 от нуля до максимума, В                         3.. .20

•   динамическое сопротивление при токе 5 мА, Ом                         20.. .50

•  температурный коэффициент напряжения,                          3 • 103

        •   рассеиваемая мощность, мВт, не более                          200

Для установки напряжения стабилизации это устройство подключают к источнику постоянного напряжения 20...30В через балластный резистор R5 сопротивлением 5... 10 кОм и подстроечным  резистором R1 устанавливают необходимое напряжение на его выводах.

   В стабилитронах обратная ветвь вольт- амперной характеристики имеет крутой спад, который и используется для стабилизации постоянного напряжения. Обратное сопротивление стабилизатора при малых напряжениях велико, а при достижении напряжения пробоя сила тока резко возрастает. Прямая ветвь этой характеристики стабилитрона ничем не отличается от характеристики обычного диода, и падение напряжения в прямом направлении равно примерно 0,6 В.

В схемах стабилизаторов на катод стабилитрона подаётся «+», на анод «-»

постоянного напряжения, а стабисторы включаются как обычные диоды; они имеют напряжение стабилизации 0,7…1,9 В.  В качестве  стабисторов используются кремневые диоды Д219С, Д220С, Д223С. Можно добавить, что для стабилизации малых напряжений можно использовать светодиоды.          

  Педагог обращает внимание:  безопасными для жизни человека являются электрические схемы,  в которых напряжение не превышает 40 вольт.

           Педагог обращается к учащимся с вопросом, кому, что не понятно  по изложенному материалу.  Если есть вопросы, то отвечает на них.

           После разбора нового материала педагог дает время для самостоятельного  

осмысления материала с использованием записей в тетради.

          Для закрепления материала  педагог задает  вопросы:

1.Какие основные полупроводниковые приборы ребята знают?

2.Какие общие свойства присущи полупроводниковым приборам?

3.Где применяются полупроводниковые приборы и какую функцию выполняет каждый из них?

3.Заключительная часть.

         Педагог подводит итог занятия. Обращает внимание  на важность  знаний,  приобретенных на данном занятии и  сообщает тему следующего занятия.

         Педагог назначает дежурных по уборке учебного помещения и прощается до следующего занятия.