С какой целью мощные диоды изготавливают в массивных металлических корпусах

Тест по электронной технике. Полупроводниковые диоды

1) Выберите верное определение полупроводникового диода.

1. Полупроводниковым диодом называют устройство, состоящее из кристалла проводника, содержащее один p-n-переход и имеющее два вывода.
2. Полупроводниковым диодом называют устройство, состоящее из кристалла полупроводника, содержащее один p-n-переход и имеющее три вывода.
3. Полупроводниковым диодом называют устройство, состоящее из кристалла полупроводника, содержащее один p-n-переход и имеющее два вывода.
4. Полупроводниковым диодом называют устройство, состоящее из кристалла диэлектрика, содержащее один p-n-переход и имеющее два вывода.

1. По конструкции
2. По частоте
3. По мощности
4. По функциональному назначению

1. По конструкции
2. По мощности
3. По функциональному назначению
4. По частоте

1. По конструкции
2. По мощности
3. По функциональному назначению
4. По частоте

1. По конструкции
2. По мощности
3. По функциональному назначению
4. По частоте

1. Малые размеры
2. Простота конструкции
3. Малая емкость p-n-перехода
4. Малая электрическая прочность

1. Формовка большими импульсными токами
2. Сплавление
3. Диффузия
4. Выращивания из расплава

1. Индий
2. Галлий
3. Мышьяк
4. Кремний

1. Увеличивается
2. Уменьшается
3. Изменение зависит от материала диода
4. Изменение зависит от пробивного напряжения диода

1. Для повышения прочности
2. Для лучшего отвода тепла
3. Для повышения пробивного напряжения
4. Для защиты от внешних магнитных полей

1. Плоскостные
2. Точечные
3. Плоскостные и точечные
4. Туннельные диоды

1. Варикапы
2. Стабилитроны
3. Туннельные диоды
4. Триоды

1. Триоды
2. Импульсные диоды
3. Туннельные диоды
4. Стабилитроны

1. В, Т
2. А, И
3. В, С
4. А, С

ПОМОГИТЕ С ЭЛЕКТРОТЕХНИКОЙ! 1. Носителями электрических зарядов в полупроводнике являются…
А) ионы и протоны
В) ионы и электроны
С) электроны и дырки
D) электроны и ионы
Е) протоны и электроны

3. Электронно-дырочным переходом называется….
А) область на границе трех полупроводников с различными типами электропроводности
В) область на границе двух проводников с различными типами электропроводности
С) область на границе двух полупроводников с одним типом электропроводности
D) область на границе двух полупроводников с одинаковой проводимостью
Е) область на границе двух полупроводников с различными типами электропроводности

4. Полупроводниковый диод это ….
А) проводящий при¬бор с одним p-n-переходом и двумя выводами
В) проводящий при¬бор с двумя p-n-переходами и двумя выводами
С) полупроводниковый при¬бор с одним p-n-переходом и тремя выводами
D) полупроводниковый при¬бор с одним p-n-переходом и двумя выводами.
Е) непроводящий при¬бор с двумя p-n-переходами и двумя выводами

5. Условное обозначение принадлежит изображению выпрямительного диода…

6. Условное обозначение принадлежит изображению светодиода …

7. Мощные диоды изготавливают в массивных металлических корпусах …
A) для повышения прочности
B) для лучшего теплоотвода
C) для повышения пробивного напряжения
D) для понижения пробивного напряжения
E) для повышения надежности

8. Биполярный транзистор предназначен ….
А) для передачи электрических колебаний
В) для усиления и повторения сигналов входа
С) для усиления и генерирования электрических колебаний
D) для смещения
Е) для использования в системах

9.В зависимости от напряжения на переходах транзистор может работать …
А) активном режиме, режиме насыщения, режиме отсечки
В) в пассивном режиме, режиме отсечки
С) активном режиме, режиме отсечки
D) в пассивном режиме, активном режиме
Е) в пассивном режиме, рабочем режиме, режиме отсечки

10. Существуют схемы включения биполярного транзистора …
А) с общей базой, с общим эмиттером и общим коллектором
В) с общим коллектором, базой и нулевой точкой
С) с общим током, базой, коллектором
D) с общей базой, с общим коллектором и общим заземлением
Е) с совместным заземлением, с общей точкой нуля, с общим коллектором

11. Для транзистора КТ312А обратный ток коллектора Iк = 5 мА при напряжении Uк = 7,5В, обратное сопротивление коллекторного перехода постоянному току равно
А) 150 Ом В) 1,5 кОм С) 15 кОм D) 15 Ом Е) 0,66 кОм

12. Вольт – амперная характеристика это
А) зависимость напряжения от плотности тока;
В) зависимость тока от проводимости;
С) зависимость напряжения от проводимости;
D) зависимость тока от температуры;
Е) зависимость тока от напряжения.

13. Электрод, от которого начинают движение основные носители заряда в проводящем канале полевого транзистора, называют:
А) коллектором В) стоком С) истоком D) затвором Е) базой

14. Для транзистора КТ312А обратный ток коллектора Iк = 20 мА при напряжении Uк=30 В, мощность рассеиваемая на коллекторном переходе равна …
А) 100 Вт В) 1,5 кВт С) 15 кВт D) 15 Вт Е) 0,6 Вт

15. Электрод, к которому стремятся основные носители заряда в проводящем канале полевого транзистора, называют:
А) коллектором В) стоком С) истоком D) затвором Е) базой

16. Изменяя напряжение на затворе полевого транзистора, можно:
А) изменять ширину канала
В) изменять мощность канала
С) изменять проводимость канала
D) изменять ток проходящий через канал
Е) все вышеперечисленные ответы

17.Тиристор имеет …
А) пять р-п переходов
В) три слоя полупроводника и два р-п перехода
С) четыре слоя и три р-п перехода
D) два перехода р-п
Е) пять слоев

18. Устройство, которое служит для преобразования переменного тока в постоянный,
называют…
А) электронный усилитель
В) мультивибратор
С) трансформатор
D) выпрямитель
Е) стабилизатор

19. Трехфазная схема выпрямителя обеспечивает значение коэффициента пульсации…
А) 1,57
В) 0,99
С) 1,25
D) 0,25
Е) 0,67

20. В схеме двухполупериодного выпрямителя через нагрузку проходит постоянный ток I0=300мА. Какое количество диодов, у которых наибольший средний прямой ток не более 100мА, можно использовать в схеме …
А) 1 В) 2 С) 3 Д) 4 Е) 0

Использование информационно-коммуникационных технологий в преподавании спецдисциплин

Методы обучения: словесные, наглядные, практические, частично — исследовательский.

Форма обучения: индивидуальная, групповая, фронтальная.

Дидактическое оснащение урока: компьютер, мультимедийный проектор, электронный динамический плакат, карточки с задачами, справочная литература, оценочный лист.

I. Организационная часть.

1.1. Озвучивание цели и темы урока.

Преподаватель: В течение урока Вы будете выставлять в оценочный лист заработанные баллы за ответы на уроке. Подсчитав, общее количество баллов Вы выставите оценку за урок в графе — «Оценка«. Критерии оценок приведены в оценочном листе (Приложение 1).

II. Проверка изученного материала.

2.1.Повторение материала по теме полупроводниковые приборы

Преподаватель: С целью повторения изученных основных понятий на предыдущих уроках Вам предлагается ответить на электронный тест. Время выполнения 7 минут (учащиеся находятся за компьютерами), в конце теста нажимаете клавишу «ПОКАЗАТЬ РЕЗУЛЬТАТ», полученный результат — количество правильных ответов, записать в оценочный лист, в графу: электронный тест.

По завершению работы с тестом, Вы пересаживаетесь за учебные столы (столы расположены по два вместе) по 5 человек, будете работать группой.

1. Что является свободными носителями заряда в полупроводнике типа n?

а) электроны и дырки

2. Нa каком рисунке изображен транзистор, включенный по схеме с общим эмиттером?

3. Чем отличаются схемы включения транзисторов с ОБ, ОЭ, ОК?

а) способом включения источника сигнала

б) способом включения нагрузки

в) способом включения источника сигнала и нагрузки

4. Что является свободными носителями заряда в полупроводнике типа p?

а) электроны и дырки б) дырки в) электроны

5. Чем объяснить нелинейность вольт-амперной характеристики p — n перехода?

а) дефектами кристаллической структуры

б) собственным сопротивлением полупроводника

в) вентильными свойствами

6. В каком направлении включается коллекторный p-n переход в транзисторе?

в) это зависит от типа кристалла

г) это зависит от типа включения транзистора

7. К кристаллу р — типа подключён плюс источника напряжения, к кристаллу n — типа — минус. Какие носители заряда обеспечивают прохождение тока через p-n — переход?

в) Ионы кристаллической решётки

8. Каково соотношение между прямым R_пр и обратным сопротивлением R_обр полупроводникового диода?

9. Каково основное достоинство точечного диода?

а) малые размеры

б) простота конструкции

в) малая ёмкость p-n — перехода

10. С какой целью мощные диоды изготавливают в массивных металлических корпусах?

а) для выполнения прочности

б) для лучшего отвода теплоты

в) для повышения пробивного напряжения

11. Какие диоды используют для выпрямления переменного тока?

в) Плоскостные и точечные

12. Как выбираются выпрямительные диоды?

а) По прямому току

б) По обратному напряжению

в) По прямому току и обратному напряжению

13. В каком направлении включаются эмиттерный и коллекторный p-n — переходы биполярного транзистора

а) Это зависит от типа транзистора (n-p-n или p-n-p)

б) Оба перехода в прямом направлении

в) Эмиттерный — в обратном, коллекторный — в прямом

г) Эмиттерный — в прямом, коллекторный — в обратном

14. При какой схеме включения транзистора коэффициент усиления по мощности меньше или равен единице?

а) С общей базой

б) С общим эмиттером

в) С общим коллектором

г) Во всех указанных случаях он больше единицы

15. Как изменится ток I_с стока при увеличении напряжения U_з-и на затворе 3 полевого транзистора относительно истока И?

а) Не изменится б) Увеличится в) Уменьшится

2.2. Фронтальный опрос

Преподаватель: Перед тем как приступить к изучению новой темы, давайте вспомним работу двухполупериодного выпрямителя со средней точкой, для этого Вы должны ответить на следующие вопросы:

Нарисуйте схему двухполупериодного выпрямителя.

Изобразите формы напряжения и тока в цепях выпрямителя.

Изобразите форму напряжения на сопротивлении нагрузки.

Опишите принцип работы двухполупериодного выпрямителя.

Чему равен коэффициент пульсации двухполупериодного выпрямителя?

Чему равен коэффициент пульсации однополупериодного выпрямителя?

На чем основан принцип преобразования переменного напряжения в постоянный?

Какие полупроводниковые диоды применяются в выпрямительных схемах?

Назовите основной недостаток двухполупериодной схемы выпрямителя.

Что такое пробой p-n перехода? Каковы виды пробоя?

Каждый учащийся, ответивший правильно на вопрос или дополнявший ответ, должен поставить количество набранных баллов в оценочный лист, в графу: ответы на теоретические вопросы, (один ответ — 1 бал).

III. Изучение нового материала

3.1. Рассказ преподавателя: Как мы уже знаем наиболее распространенным источником постоянного тока является выпрямитель. Выпрямитель в большинстве своих случаев состоит из силового трансформатора (или автотрансформатора), служащего для повышения или понижения напряжения до нужной величины; одного или нескольких вентилей, обдающих односторонней проводимостью тока и выполняющих функцию выпрямителя — преобразователя переменного тока в постоянный.

На прошлом занятии мы изучили двухполупериодный выпрямитель со средней точкой, его устройство и принцип работы, а сейчас рассмотрим двухполупериодный выпрямитель с мостовой схемой (рис.1). (Объяснение схемы работы мостового выпрямителя ведется с использованием электронного динамического плаката)

Рис. 1. Схема работы мостового выпрямителя.

Однофазная мостовая схема выпрямления (схема 1. а, б) состоит из трансформатора Т1 и четырех диодов, собранных по схеме моста. Одна из диагоналей моста присоединена к вентильной обмотке трансформатора, вторая диагональ на нагрузку Rd. Положительным полюсом нагрузки является общая точка соединения катодов диодов, отрицательным — точка соединения анодов.

Кривая напряжения вентильной обмотки трансформатора приведена на схеме 2 в.

В первый полупериод синусоидального напряжения, когда в точке 1 положительный потенциал, а в точке 2 отрицательный потенциал. Ток протекает через диод VD1 (схема 1а), сопротивление нагрузки Rd и диод VD3 в направлении, показанном стрелками с одним штрихом. Диоды VD2 и VD4 в этот момент тока не пропускают и находятся под обратным напряжением. Во второй полупериод, когда точка 1 вентильной обмотки находится под отрицательным потенциалом, а точка 2 под положительным (схема 1б), ток протекает через диод VD2, сопротивление нагрузки Rd и диод VD4 в направлении, указанном стрелками с двумя штрихами. Диоды VD1 и VD3 в этот полупериод тока не пропускают.

Таким образом, токи, текущие через нагрузку R_d, совпадают по направлению. Кривые тока в нагрузке и напряжения на ней показаны на схеме 2г; они такие же, как у двухполупериодной схемы с нулевой точкой, поэтому соотношения между напряжениями трансформатора и нагрузки в данной схеме такие же, как у двухполупериодной схемы.

Кривая обратного напряжения на диоде приведена на схеме 2д. В проводящий отрезок времени напряжение на диоде (между анодом и катодом) равно нулю. Когда диод не проводит тока (например, диод VD1), к его аноду приложено отрицательное напряжение верхнего конца вентильной обмотки, а к катоду через работающий диод VD2, сопротивление которого можно считать равным нулю, приложено положительное напряжение нижнего конца вентильной обмотки. Таким образом, в непроводящем направлении диод оказывается под напряжением вентильной обмотки трансформатора.

Коэффициент пульсации К_п = 0,67.

Схема 2 . Кривая напряжения работы выпрямителя.

Следует иметь в виду, что однофазная мостовая схема может быть непосредственно включена в цепь переменного тока, если напряжение сети обеспечивает требуемое значение выпрямленного напряжения, что является достоинством этой схемы. Недостаток мостовой схемы — наличие четырех диодов, точнее четырех диодных плечей. Однако при выполнении мостовой и двухполупериодной схем выпрямления на полупроводниковых диодах, максимальное обратное напряжение которых невелико, приходится включать по нескольку диодов последовательно, вследствие чего число диодов в обеих схемах может получиться одинаковым. Это объясняется тем, что в мостовой схеме обратное напряжение, приходящееся на одно плечо моста, в два раза меньше, чем в двухполупериодной схеме, поэтому число последовательно соединенных вентилей в плече будет в два раза меньше.

На рисунке 3. показана поочередность работы диодов в мостовой схеме выпрямителя и временные диаграммы выпрямленного напряжения с учетом работы емкостного фильтры (показано прерывистой линией).

Схема 3. Работа однофазного двухполупериодного выпрямителя с мостовой схемой

В первый полупериод напряжения U2(t) открыты диоды 1 и 4: на нагрузке создается напряжение Uн=U2. Во второй полупериод открыты диоды 3 и 2: на нагрузке создается напряжение Uн=-U2, т.е. того же напряжения, что и в первый полупериод. При этом возрастает среднее значение напряжения на нагрузке по сравнению с однополупериодным выпрямлением, а пульсации уменьшаются.

(Объяснение принципа работы по электронному динамическому плакату — двухполупериодной мостовой схема выпрямления).

IV. Закрепление изученного материала.

4.1. Выполнение практического задания

Преподаватель: Сейчас каждая группа получит задачу на определение основных параметров выпрямителя, составление схемы выпрямителя и по полученным характеристикам необходимо подобрать тип выпрямительного диода по справочной литературе.

Один учащейся от каждой группы на компьютере с помощью электронной программы Electronics Workbench (EWB) моделируют схему выпрямителя, и по мере решения задачи вносит в нее необходимые схемные решения.

Составить схему двухполупериодного выпрямитель со средней точкой, используя диод с параметрами: I_доп.=2A, U_обр.=200B. Мощность потребителя P_d=500Вт. Напряжение U_d=50B. Определить мощность S₁,S₂ и мощность трансформатора S_тр, если U1= 220B.

Составить схему однополупериодного выпрямитель, используя диод с параметрами: I_доп.=5A, U_обр.=60B. Мощность потребителя P_d=300Вт, напряжение U_d=50B. Схема работает на «П»-образном LC- фильтре. Определить: токи I₁, I₂, мощности S₁,S_2, S_тр. если напряжение питания U₁= 380B.

Составить схему однополупериодного выпрямитель, используя диод с параметрами: I_доп.=3A, U_обр.=250B. Мощность потребителя P_d=400Вт, напряжение U_d=200B. В схеме включить «П»-образном RC- фильтре.

Составить схему двухполупериодного выпрямитель со средней точкой, используя диод с параметрами: I_доп.=5A, U_обр.=60B. Мощность потребителя P_d=300Вт, напряжение потребителя U_d=50B. Определить: напряжение U₁, U₂ и токи I₁, I₂, если К_тр=2.

Составить схему мостового выпрямитель, используя диод с параметрами: I_доп.=2A, U_обр.=60B. Мощность потребителя P_d=300Вт, напряжение потребителя U_d=100B. В схеме выпрямителя применить включить «Г» — образном RC- фильтре.

По окончанию решения задач представитель от каждой группы проверяет смоделированную схему соседней группы: 1гр. >2гр.; 2гр. >3гр.; 3гр. >4гр.; 4гр. >5гр.; 5гр. >1гр. (взаимопроверка).

По результатам проверки представитель группы выставляет заработанный бал в оценочный лист учащимся группы, в графу: решение задач.

4.2. Ответить на вопросы (фронтальный опрос):

1. Назовите особенности мостовой схемы выпрямителя.

2. Какова область применения мостовой схемы выпрямителя?

3. Назовите преимущества и недостатки мостовой схемы выпрямителя.

4. Какой схемой выпрямителя можно заменить мостовую схему выпрямителя?

5. Что можно применить для сглаживания пульсаций на выходе выпрямителя?

V. Домашнее задание.

4.3, учебник: Б.И.Горошков, А.Б.Горошков, «Электронная техника», ответить на вопросы.

На миллиметровке построить временные диаграммы, объясняющие работу мостовой схемы выпрямителя.

Сейчас в оценочном листе в графе: рефлексия, поставьте каждый себе балл по усвоению данной темы урока: «5» — все понятно, вопросов не возникло;

«4» — имеются некоторые затруднения;

«3» — тема урока плохо усвоена.

Затем сложите заработанные баллы и выставите себе оценку.

с какой целью мощные диоды изготавливают в массивных металлических корпусах?

Очень просто — для лучшего теплоотвода и чтобы диод имел большую поверхность рассеивания, а так же большой диод легче прикрепить к большому радиатору.

Это делается по причине большого выделяемого количества тепла, массивный корпус обладает тепловой инерцией и малым тепловым сопротивлением с радиатором, на который устанавливается прибор.
Если корпус того же диода не будет массивным, то он испытает тепловой пробой из-за того что он просто не успеет передать тепло охлаждающему элементу (радиатору) из-за недостаточной площади или проводимости.

для отвода избыточного тепла

Диоды имеют внутреннее сопротивление. При больших протекающих токах, на этом сопротивлении выделяется значительное тепло. Металлический корпус улучшает теплоотвод. Перегрев может привести к тепловому пробою, расплавлению кристалла диода или к повреждению внутренней конструкции устройства.

Для того чтобы обеспечить хороший теплоотвод, большую тепловую инерцию и прочность конструкции.
Приборы штыревого исполнения с достаточно большой силой вкручиваются в радиатор. Жиденький корпус при затяжке просто свернется в ромашку. Ну и при коротком замыкании может просто вырвать вывод диода из изолятора.
Приборы таблеточного исполнения сжимаются между половинками радиатора с усилием 1,5-3 тонны.