模擬電子技術(shù)multisim仿真1二極管特性仿真

第6章 模擬電子技術(shù)Multisim仿真實(shí)驗(yàn) 6.1 二極管特性仿真實(shí)驗(yàn) 　　1．實(shí)驗(yàn)要求與目的　　(1) 測(cè)量二極管的伏安特性，掌握二極管各工作區(qū)的特點(diǎn)。　　(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(cè)試二極管電壓及電流隨溫度變化的情況，了解溫度對(duì)二極管的影響。 　　2．實(shí)驗(yàn)原理　　半導(dǎo)體二極管主要是由一個(gè)PN結(jié)構(gòu)成的，為非線性元件，具有單向?qū)щ娦浴Ｒ话愣O管的伏安特性可劃分成4個(gè)區(qū)：死區(qū)、正向?qū)▍^(qū)、反向截止區(qū)和反向擊穿區(qū)。 　　3．實(shí)驗(yàn)電路　　(1) 測(cè)試二極管正向伏安特性電路，如圖6-1所示。 圖6-1 測(cè)試二極管正向伏安特性電路 　　(2) 測(cè)試二極管反向伏安特性電路，如圖6-2所示。 圖6-2 測(cè)試二極管反向伏安特性電路 　　4．實(shí)驗(yàn)步驟　　(1) 測(cè)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?jǐn)?shù)調(diào)為0%，再逐漸增加百分?jǐn)?shù)，從而可改變加在二極管兩端正向電壓的大小。啟動(dòng)仿真開關(guān)，將測(cè)量的結(jié)果依次填入表6-1中。 　表6-1 正向伏安特性測(cè)試結(jié)果　 　　結(jié)論：從表6-1中RD的值可以看出，二極管的電阻值不是一個(gè)固定值。當(dāng)在二極管兩端加正向電壓時(shí)，若正向電壓比較小，則二極管呈現(xiàn)很大的正向電阻，正向電流非常小，稱為“死區(qū)”。當(dāng)二極管兩端的電壓達(dá)到0.6 V左右時(shí)，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(shí)二極管工作在“正向?qū)▍^(qū)”。 　　(2) 測(cè)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(dòng)仿真開關(guān)，將測(cè)量的結(jié)果依次填入表6-2中。 表6-2 反向伏安特性測(cè)試結(jié)果 　　結(jié)論：由表6-2所示的測(cè)試結(jié)果可知，二極管加上反向電壓時(shí)，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(shuō)明二極管具有單向?qū)щ娦浴５艏釉诙O管上的反向電壓太大時(shí)，二極管進(jìn)入反向擊穿區(qū)，反向電流急劇增大，而電壓值變化很小。 　　(3) 研究溫度對(duì)二極管參數(shù)的影響。　　對(duì)圖6-1所示電路進(jìn)行溫度掃描分析，RW調(diào)到70%，啟動(dòng)分析菜單中的Temperature Sweep選項(xiàng)，在參數(shù)設(shè)置對(duì)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(jié)點(diǎn)6為分析變量，點(diǎn)擊Simulate按鈕，仿真結(jié)果如圖6-3所示。 圖6-3 溫度掃描的結(jié)果 　　5．結(jié)論　　隨著溫度的升高，二極管的正向壓降減少，PN結(jié)具有負(fù)的溫度特性。 　6.2 單相整流濾波電路仿真實(shí)驗(yàn) 　　1．實(shí)驗(yàn)要求與目的　　(1) 連接一個(gè)單相橋式整流濾波電路，掌握電路的結(jié)構(gòu)形式。　　(2) 測(cè)量電路中各電壓波形，掌握整流濾波電路的工作原理。　　2．實(shí)驗(yàn)原理　　(1) 利用二極管的單向?qū)щ娦?#xff0c;將正負(fù)變化的交流電變成單一方向的脈動(dòng)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(dòng)電壓中的交流成分濾除，得到較平滑的電壓波形。 　　3．實(shí)驗(yàn)電路　　單向整流濾波實(shí)驗(yàn)電路如圖6-4所示，將電路中XMM1調(diào)到交流電壓擋，XMM2調(diào)到直流電壓擋。當(dāng)J1開關(guān)打開時(shí)，電路是一個(gè)橋式整流電路；當(dāng)J1開關(guān)閉合時(shí)，電路是一個(gè)橋式整流電容濾波電路。 圖6-4 單相整流濾波實(shí)驗(yàn)電路 　　4．實(shí)驗(yàn)步驟　　(1) 測(cè)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(cè)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(jìn)行連接，先將J1斷開，用示波器同時(shí)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(shí)打開萬(wàn)用表讀取數(shù)據(jù)，U1≈21.972 V，U2≈18.468 V。 　　(3) 將J1閉合，用示波器再次同時(shí)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(shí)讀取萬(wàn)用表的數(shù)據(jù)，U1≈21.972 V，U2≈27.474 V。 　　5．實(shí)驗(yàn)結(jié)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(jí)電壓幅度，不改變其波形；經(jīng)橋式整流后，變壓器將正、負(fù)變化的交流電壓變換成了單一方向的全波脈動(dòng)電壓；再經(jīng)過(guò)電容濾波，把脈動(dòng)電壓中的交流成分濾掉，輸出較平滑的電壓波形。　　從測(cè)得數(shù)據(jù)分析，橋式整流后負(fù)載上的平均電壓約是輸入電壓有效值的0.9倍；經(jīng)過(guò)濾波后，輸出電壓的平均值增加了，負(fù)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(jié)

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