模拟电子技术multisim仿真1二极管特性仿真.ppt

第6章 模拟电子技术Multisim仿真实验 6.1 二极管特性仿真实验 　　1．实验要求与目的　　(1) 测量二极管的伏安特性，掌握二极管各工作区的特点。　　(2) 掌握二极管正向电阻、反向电阻的特性。　　(3) 用温度扫描的方法测试二极管电压及电流随温度变化的情况，了解温度对二极管的影响。 　　2．实验原理　　半导体二极管主要是由一个PN结构成的，为非线性元件，具有单向导电性。一般二极管的伏安特性可划分成4个区：死区、正向导通区、反向截止区和反向击穿区。 　　3．实验电路　　(1) 测试二极管正向伏安特性电路，如图6-1所示。 图6-1 测试二极管正向伏安特性电路 　　(2) 测试二极管反向伏安特性电路，如图6-2所示。 图6-2 测试二极管反向伏安特性电路 　　4．实验步骤　　(1) 测量二极管的正向伏安特性。　　按图6-1连接电路，按a键或Shift+a键改变电位器的大小，先将电位器的百分数调为0%，再逐渐增加百分数，从而可改变加在二极管两端正向电压的大小。启动仿真开关，将测量的结果依次填入表6-1中。 　表6-1 正向伏安特性测试结果　 　　结论：从表6-1中RD的值可以看出，二极管的电阻值不是一个固定值。当在二极管两端加正向电压时，若正向电压比较小，则二极管呈现很大的正向电阻，正向电流非常小，称为“死区”。当二极管两端的电压达到0.6 V左右时，电流急剧增大，电阻减小到只有几十欧姆，而两端的电压几乎不变，此时二极管工作在“正向导通区”。 　　(2) 测量二极管的反向伏安特性。　　按图6-2连接电路。改变RW的百分比，启动仿真开关，将测量的结果依次填入表6-2中。 表6-2 反向伏安特性测试结果 　　结论：由表6-2所示的测试结果可知，二极管加上反向电压时，电阻很大，电流几乎为0。比较表6-1和表6-2，二极管反偏电阻大、而正偏电阻小，说明二极管具有单向导电性。但若加在二极管上的反向电压太大时，二极管进入反向击穿区，反向电流急剧增大，而电压值变化很小。 　　(3) 研究温度对二极管参数的影响。　　对图6-1所示电路进行温度扫描分析，RW调到70%，启动分析菜单中的Temperature Sweep选项，在参数设置对话框中的Sweep Variation Type栏选择List，在Value栏输入扫描的温度0、27和100，选择节点6为分析变量，点击Simulate按钮，仿真结果如图6-3所示。 图6-3 温度扫描的结果 　　5．结论　　随着温度的升高，二极管的正向压降减少，PN结具有负的温度特性。 　 6.2 单相整流滤波电路仿真实验 　　1．实验要求与目的　　(1) 连接一个单相桥式整流滤波电路，掌握电路的结构形式。　　(2) 测量电路中各电压波形，掌握整流滤波电路的工作原理。　　2．实验原理　　(1) 利用二极管的单向导电性，将正负变化的交流电变成单一方向的脉动电。常见的电路形式有半波整流、全波整流和桥式整流。　　(2) 利用电容的“通交隔直”的特性，将整流后脉动电压中的交流成分滤除，得到较平滑的电压波形。 　　3．实验电路　　单向整流滤波实验电路如图6-4所示，将电路中XMM1调到交流电压挡，XMM2调到直流电压挡。当J1开关打开时，电路是一个桥式整流电路；当J1开关闭合时，电路是一个桥式整流电容滤波电路。 图6-4 单相整流滤波实验电路 　　4．实验步骤　　(1) 测量变压器的输出波形。变压器后的电路暂不要连接，用示波器测量变压器的输入、输出波形，输出波形与输入波形完全相同，只是幅度不同，如图6-5所示。　　(2) 将电路按图6-4所示电路进行连接，先将J1断开，用示波器同时观察输入波形和桥式整流输出波形，波形如图6-6所示。同时打开万用表读取数据，U1≈21.972 V，U2≈18.468 V。 　　(3) 将J1闭合，用示波器再次同时观察输入波形和整流滤波后的输出波形，波形如图6-7所示。同时读取万用表的数据，U1≈21.972 V，U2≈27.474 V。 　　5．实验结果分析　　观察图6-5、图6-6和图6-7所示波形图，可知变压器只改变初次级电压幅度，不改变其波形；经桥式整流后，变压器将正、负变化的交流电压变换成了单一方向的全波脉动电压；再经过电容滤波，把脉动电压中的交流成分滤掉，输出较平滑的电压波形。　　从测得数据分析，桥式整流后负载上的平均电压约是输入电压有效值的0.9倍；经过滤波后，输出电压的平均值增加了，负载上的电压约是输入电压的1.2倍。 图6-5 变压器输入、输出波形 图6-6 桥式整流电路的输入、输出波形 图6-7 桥式整流电容滤波电路的输入、输出波形 　　6．