Laborationsrapport Kurs Elektroteknik grundkurs ET1002 Lab nr 3 Laborationens namn Halvledarkomponenter Namn Kommentarer Utförd den Godkänd den Sign
Halvledarkomponenter I den här laborationen skall du bekanta dig med några vanliga halvledarkomponenter och deras användning. Du skall konstruera en beröringsdetektor. Den skall fungera så att när du berör en tråd skall en lysdiod tändas. Förberedelseuppgifter: Gör beräkningarna till uppgifterna 1-3 på separat papper. Vid laborationens slut skall du kunna: visa en fungerande koppling i simulatorn visa en fungerande koppling på kopplingsdäck redogöra för hur kopplingen fungerar Uppgift 1: Helvågslikriktning med diodbrygga En transformator används som växelspänningskälla. Transformatorns ingång kopplas till nätspänningen 230 V. Transformatorn omvandlar nätspänningen till en lägre växelspänning. Transformatorer kan inte omvandla likspänning enbart växelspänning. Om man mäter tomgångsspänningen på utgången på denna transformator blir den 18,4 V. På transformatorn står det angivet att utspänningen är 15 V vid 640 ma. Ur dessa uppgifter kan R 0 och E 0 för transformatorns ekvivalenta tvåpol beräknas. Transformator 2
Kondensatorn i kopplingen nedan laddas till toppvärdet av utspänningen från transformatorn minus framspänningsfallet över två dioder. Utspänningen blir då en likspänning. Eftersom man i kopplingen nedan inte tar ut någon ström påverkar inte R 0 utspänningen i detta fall. Vid simuleringen används transformatorns ekvivalenta tvåpol. Dioderna är märkta med en ring på katoden. Kondensatorn är en elektrolytkondensator som måste kopplas rätt. Minusanslutningen är märkt med ett minustecken. Transformatorns ekvivalenta tvåpol R 0 4 x 1N4007 E 0 1000 μf U UT Beräknat värde E 0 [ V ] R 0 [ Ω ] U UT [ V ] Simulerat värde Uppmätt värde Kommentarer: 3
Uppgift 2: Stabilisering med zenerdiod U IN till denna stabilisator är utspänningen från likriktaren i föregående uppgift. Vid stabilisering med zenerdiod spänningsdelas inspänningen mellan en resistor och en zenerdiod. Stabilisatorns uppgift är att hålla konstant utspänning fastän man tar ut olika mycket ström. I beteckningen BZX85C12 betyder B att dioden är gjord av kisel, Z att det är en zenerdiod och 12 att zenerspänningen är 12 V. Katoden är märkt med en svart ring. I simulatorn finns inte denna zenerdiod utan man får ta en diod med liknande beteckning. Tag istället BZV85-C12. R skall dimensioneras till det största värdet man kan välja. Det skall gå att ta ut 0 ma till 30 ma från stabilisatorn samtidigt som det skall gå minst 5 ma genom zenerdioden. Att man väljer det största värdet på R beror på att då får man minst effektutveckling i zenerdioden. Välj ett lämpligt värde ur E12-serien. P ZMAX är den största effekt som man kan få i zenerdioden i kopplingen. Detta värde skall jämföras med maximal effekt enligt datablad. Enklaste sättet att hitta datablad är att i GOOGLE skriva BZX85C12 datasheet. Maximala värden hittar man under rubriken Ablolute maximum ratings. Effektutveckling heter på engelska power dissipation. För att mäta utspänningen vid utströmmen 30 ma belastas stabilisatorn med en lämplig resistor. R I UT + U IN BZX85 C12 U UT - Beräknade värden Simulerade värden Uppmätta värden Värde från datablad R [ Ω ] P ZMAX [ W ] U UT vid I UT = 0 ma [ V ] U UT vid I UT = 30 ma [ V ] Kommentarer: 4
Uppgift 3: Drivning av lysdiod med bipolartransistor E är utspänningen från stabilisatorn i föregående uppgift. R c skall dimensioneras så att strömmen genom lysdioden blir 22 ma då transistorn är bottnad. Räkna med U CESAT = 0,2 V och framspänningsfallet på lysdioden 2,0 V. R b skall dimensioneras så att transistorn säkert bottnar när brytaren är öppen. Strömförstärkningsfaktorn hämtas ur tabellen nedan. Min Max Välj lämpliga värden på resistorerna ur E12-serien. För lysdioden gäller att anoden har ett längre ben än katoden. Hur transistorns ben är placerade kan utläsas ur transistorns datablad. Rb Rc E Röd lysdiod BC548B Beräknade värden R c [ Ω ] R b [ Ω ] I LYSDIOD [ A ] vid bottnad transistor Simulerade värden Uppmätta värden Kommentarer: 5
Uppgift 4: Styrning av en fälteffekttransistor Istället för brytaren i föregående uppgift kopplar vi in en fälteffekttransistor som vi styr med spänningen Uin. Rb är samma Rb som i föregående uppgift. I föregående uppgift lyser lysdioden när brytaren är öppen. Detta medför att lysdioden i den nya kopplingen lyser då transistorn är strypt Vid simuleringen kopplar man som figuren nedan. Uin skall välja så att transistorn stryps när brytaren sluts. Värdet för Uin hämtas från datablad. Det är gate-source cut-off voltage som stryper transistorn. Man skall välja ett värde så att vilken transistor som än tas skall kopplingen fungera. I simulatorn finns en brytare som kan regleras med tangenterna. Vid uppkoppling är Uin den växelspänning som kroppen fångar upp från omgivande elektriska installationer och vidarebefordras via ett finger. Lysdioden kommer således att blinka med 50 Hz vilket ögat uppfattar som kontinuerligt ljus. Observera att benen på denna transistor inte sitter lika som på transistorn i föregående uppgift. Benplaceringen måste således hämtas från datablad. Schemat från simulatorn över hela kopplingen skall bifogas laborationsrapporten. Gate-source cut-off voltage enligt datablad [V] Max Min Vid simuleringen skall U in väljas till [V] E Rb Uin 10 Mohm BF245B Uut Varför måste resistorn 10 Mohm finnas med i kopplingen? Svar: 6