模擬電子技術multisim仿真1二極管特性仿真

第6章 模擬電子技術Multisim仿真實驗 6.1 二極管特性仿真實驗 　　1．實驗要求與目的　　(1) 測量二極管的伏安特性，掌握二極管各工作區的特點。　　(2) 掌握二極管正向電阻、反向電阻的特性。　　(3) 用溫度掃描的方法測試二極管電壓及電流隨溫度變化的情況，了解溫度對二極管的影響。 　　2．實驗原理　　半導體二極管主要是由一個PN結構成的，為非線性元件，具有單向導電性。一般二極管的伏安特性可劃分成4個區：死區、正向導通區、反向截止區和反向擊穿區。 　　3．實驗電路　　(1) 測試二極管正向伏安特性電路，如圖6-1所示。 圖6-1 測試二極管正向伏安特性電路 　　(2) 測試二極管反向伏安特性電路，如圖6-2所示。 圖6-2 測試二極管反向伏安特性電路 　　4．實驗步驟　　(1) 測量二極管的正向伏安特性。　　按圖6-1連接電路，按a鍵或Shift+a鍵改變電位器的大小，先將電位器的百分數調為0%，再逐漸增加百分數，從而可改變加在二極管兩端正向電壓的大小。啟動仿真開關，將測量的結果依次填入表6-1中。 　表6-1 正向伏安特性測試結果　 　　結論：從表6-1中RD的值可以看出，二極管的電阻值不是一個固定值。當在二極管兩端加正向電壓時，若正向電壓比較小，則二極管呈現很大的正向電阻，正向電流非常小，稱為“死區”。當二極管兩端的電壓達到0.6 V左右時，電流急劇增大，電阻減小到只有幾十歐姆，而兩端的電壓幾乎不變，此時二極管工作在“正向導通區”。 　　(2) 測量二極管的反向伏安特性。　　按圖6-2連接電路。改變RW的百分比，啟動仿真開關，將測量的結果依次填入表6-2中。 表6-2 反向伏安特性測試結果 　　結論：由表6-2所示的測試結果可知，二極管加上反向電壓時，電阻很大，電流幾乎為0。比較表6-1和表6-2，二極管反偏電阻大、而正偏電阻小，說明二極管具有單向導電性。但若加在二極管上的反向電壓太大時，二極管進入反向擊穿區，反向電流急劇增大，而電壓值變化很小。 　　(3) 研究溫度對二極管參數的影響。　　對圖6-1所示電路進行溫度掃描分析，RW調到70%，啟動分析菜單中的Temperature Sweep選項，在參數設置對話框中的Sweep Variation Type欄選擇List，在Value欄輸入掃描的溫度0、27和100，選擇節點6為分析變量，點擊Simulate按鈕，仿真結果如圖6-3所示。 圖6-3 溫度掃描的結果 　　5．結論　　隨著溫度的升高，二極管的正向壓降減少，PN結具有負的溫度特性。 　6.2 單相整流濾波電路仿真實驗 　　1．實驗要求與目的　　(1) 連接一個單相橋式整流濾波電路，掌握電路的結構形式。　　(2) 測量電路中各電壓波形，掌握整流濾波電路的工作原理。　　2．實驗原理　　(1) 利用二極管的單向導電性，將正負變化的交流電變成單一方向的脈動電。常見的電路形式有半波整流、全波整流和橋式整流。　　(2) 利用電容的“通交隔直”的特性，將整流后脈動電壓中的交流成分濾除，得到較平滑的電壓波形。 　　3．實驗電路　　單向整流濾波實驗電路如圖6-4所示，將電路中XMM1調到交流電壓擋，XMM2調到直流電壓擋。當J1開關打開時，電路是一個橋式整流電路；當J1開關閉合時，電路是一個橋式整流電容濾波電路。 圖6-4 單相整流濾波實驗電路 　　4．實驗步驟　　(1) 測量變壓器的輸出波形。變壓器后的電路暫不要連接，用示波器測量變壓器的輸入、輸出波形，輸出波形與輸入波形完全相同，只是幅度不同，如圖6-5所示。　　(2) 將電路按圖6-4所示電路進行連接，先將J1斷開，用示波器同時觀察輸入波形和橋式整流輸出波形，波形如圖6-6所示。同時打開萬用表讀取數據，U1≈21.972 V，U2≈18.468 V。 　　(3) 將J1閉合，用示波器再次同時觀察輸入波形和整流濾波后的輸出波形，波形如圖6-7所示。同時讀取萬用表的數據，U1≈21.972 V，U2≈27.474 V。 　　5．實驗結果分析　　觀察圖6-5、圖6-6和圖6-7所示波形圖，可知變壓器只改變初次級電壓幅度，不改變其波形；經橋式整流后，變壓器將正、負變化的交流電壓變換成了單一方向的全波脈動電壓；再經過電容濾波，把脈動電壓中的交流成分濾掉，輸出較平滑的電壓波形。　　從測得數據分析，橋式整流后負載上的平均電壓約是輸入電壓有效值的0.9倍；經過濾波后，輸出電壓的平均值增加了，負載上的電壓約是輸入電壓的1.2倍。 圖6-5 變壓器輸入、輸出波形 圖6-6 橋式整流電路的輸入、輸出波形 圖6-7 橋式整流電容濾波電路的輸入、輸出波形 　　6．

總結

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