 ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ Сила воли ведет к действию, а позитивные действия формируют позитивное отношение Как определить диапазон голоса - ваш вокал Игровые автоматы с быстрым выводом Как самому избавиться от обидчивости Противоречивые взгляды на качества, присущие мужчинам Вкуснейший "Салат из свеклы с чесноком" Натюрморт и его изобразительные возможности Применение, как принимать мумие? Мумие для волос, лица, при переломах, при кровотечении и т.д. Как научиться брать на себя ответственность Зачем нужны границы в отношениях с детьми? Световозвращающие элементы на детской одежде Как победить свой возраст? Восемь уникальных способов, которые помогут достичь долголетия Классификация ожирения по ИМТ (ВОЗ) Глава 3. Завет мужчины с женщиной
Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.
| Устройство и принцип действия аппарата для гальванизации
Лабораторная работа №13 Изучение работы полупроводникового диода И двухполупериодного выпрямителя Студент должен знать: основные положения и понятия зонной теории; различие между металлами, полупроводниками и диэлектриками согласно зонной теории; типы полупроводников, образование и свойства p-n перехода; устройство и вольтамперную характеристику полупроводникового диода; схему и принцип работы двухполупериодного выпрямителя со сглаживающим фильтром; электропроводность тканей организма, первичное действие на них постоянного тока; применение постоянного тока в лечебных целях (гальванизация и электрофорез). Студент должен уметь: работать с электроизмерительными приборами, выпрямителем, использовать для исследования осциллограф. Краткая теория Выпрямитель, получивший в медицине название аппарата для гальванизации, служит для преобразования промышленного переменного тока в постоянный. Этот аппарат состоит из выпрямляющего устройства, потенциометра и миллиамперметра. Потенциометр служит для регулирования выпрямленного напряжения, а миллиамперметр для измерения силы тока, пропускаемого через больного. Выпрямляющее устройство выполнено на основе полупроводниковых диодов. Полупроводниковые диоды В основу работы полупроводниковых диодов положено выпрямляющее свойство электронно-дырочного (p-n) перехода. P-n переход представляет тонкий слой (10-4-10-5 см), образуемый на границе между двумя соприкасающимися полупроводниками с разными типами проводимости (рис.1). Так как в кристалле p – типа концентрация дырок значительно больше, чем в кристалле n –типа, то они при контакте будут диффундировать из первого кристалла во второй.
Рис. 1 Аналогично, из n – полупроводника в p – полупроводник будут диффундировать электроны. В пограничном слое электроны и дырки встречаются и рекомбинируют друг с другом, вследствие чего область контакта обедняется основными носителями и зарядами, и в контактной зоне образуется двойной электрический слой за счет нескомпенсированных ионов примесей положительных ионов доноров в n – области и отрицательных ионов акцепторов в р – области. Возникшее в этом слое электрическое поле напряженностью В итоге в приконтактной области образуется тонкий слой с большим электросопротивлением, который называется запирающим слоем (т.к. вследствие рекомбинации концентрация носителей заряда в нем мала). Сопротивление запирающего слоя можно менять с помощью внешнего электрического поля. Если напряженность
Рис. 2 Изменим полярность внешнего напряжения (рис.3). Тогда напряженность
Рис. 3 Вследствие этого сопротивление n-p -перехода от направления поля, он обладает односторонней проводимостью, что позволяет использовать его для выпрямления переменного тока. Если к такому контакту приложить переменное напряжение, через p-n – переход ток будет идти только в одном направлении: от p- проводника к n – полупроводнику. Зависимость силы тока от приложенного напряжения (вольтамперная характеристика полупроводникового диода) изображена на рис. 4. Здесь же приведены обозначения диодов на схемах, соответствующие пропускному и запирающему направлениям включения внешнего электрического поля. Выпрямительные свойства полупроводниковых диодов характеризуют коэффициентом выпрямления К, который равен:
Важной характеристикой полупроводниковых диодов является максимальное обратное рабочее напряжение Полупроводниковые диоды, обладая малыми габаритами, большой надежностью, долговечностью и высоким коэффициентом полезного действия, нашли использование в выпрямителях и, следовательно, являются основной частью аппарата для терапии постоянным током.
Рис.4 Устройство и принцип действия аппарата для гальванизации Основным узлом аппарата является выпрямитель со сглаживающим фильтром. Выпрямитель состоит из трансформатора, полупроводниковых диодов, сглаживающего фильтра (С1, С2 и др.) и потенциометра Rн. Переменное напряжение сетки преобразуется трансформатором в нужное по величине напряжение, которое снимается с вторичной обмотки и подается на диоды, включенные по мостовой схеме. Рассмотрим процесс выпрямления переменного тока в данной схеме выпрямителя. Предположим, что в какой-то момент времени точка А (по схеме рис.5) имеет положительный потенциал по отношению к точке В. тогда ток протекает через диод Д1 (пропускное направление), потенциометр Rн и Д3 . Во второй полупериод полярность точки А и В меняется на противоположную. Тогда ток потечет через диод Д2, потенциометр Rн и Д4.
Рис.5
Рис. 6
Рис. 7
При возрастании тока конденсаторы заряжаются. В тот момент, когда ток начинает уменьшаться, конденсаторы, разряжаясь через Rн, поддерживают ток, не давая падать ему до нуля. Это приводит к ослаблению амплитуды пульсаций тока. Одновременно с этими процессами происходит гашение колебаний тока в дросселе возникает ток самоиндукции противоположного направления, а при уменьшении основного тока, ток самоиндукции стремится поддержать его. Таким образом, пульсация основного тока еще больше уменьшается и через Rн течет ток, постоянный уже не только по направлению, но и по величине. Порядок выполнения работы Упражнение 1. Снятие вольтамперной характеристики диода. Измерения проводятся на макете, схема которого представлена на рис.8 1. Начертить таблицы 1 и 2. Таблица 1
Рис. 8 Таблица 2
2. Для измерения прямого тока поставить все тумблеры в левое положение и включить макет в сеть. Устанавливая потенциометром R1 напряжение Uпр согласно таблице 1, измерить соответствующие значения силы тока Iпр. 3. Для измерений обратного тока поставить все тумблеры в правое положение. Устанавливая потенциометром R2 напряжение Uобр согласно таблице 2, измерить соответствующие значения силы тока Iобр. 4. Выключить макет из сети. По полученным данным построить вольтамперную характеристику диода I=f(U) на одном графике, причем Uпр и Iпр откладывать на положительных полуосях координат, а Uобр и Iобр - на отрицательных (масштабы для Iпр и Iобр, Uпр и Uобр - разные ). 5. Оценить по полученной вольтамперной характеристике прямое Rпр и обратное Rобр сопротивления диода. 6. Оценить абсолютные погрешности всех измерительных приборов. Упражнение 2. Исследование работы выпрямителя со сглаживающим фильтром 1. Перечертите схему изучаемого двухполупериодного выпрямителя со сглаживающим фильтром (рис .9) в свою тетрадь. Аналогичные выпрямители используются в медицине в качестве источника постоянного тока, например, для гальванизации и электрофореза.
Рис. 9 2. Подключить осциллограф к входным клеммам выпрямителя (точки А и В) и затем включить оба прибора в сеть. 3. Получить на экране осциллографа и зарисовать наблюдаемые осциллограммы, соответствующие: а) Выпрямляемому переменному току (точки А и В на схеме). б) Однополупериодному выпрямлению: 1) без сглаживающего фильтра. Для этого подключить осциллограф к выходным клеммам выпрямителя и поставить все тумблеры в нижнее положение. 2) с фильтром из: а) одного конденсатора С1. Для этого поставить тумблер К2 в верхнее положение; б) двух конденсаторов С1 и С2. Для этого поставить тумблер К3 в верхнее положение; в) двух конденсаторов С1 и С2 и индуктивности L. Для этого поставить тумблер К4 в верхнее положение. Примечание. Все четыре осциллограммы (1; 2а, 2б, 2в) рисуются разными линиями на одном графике в том же временном масштабе, что и в случае А. в) Двухполупериодному выпрямлению: 1) без сглаживающего фильтра. Для этого все тумблеры, кроме К1, поставить в нижнее положение. 2) с фильтром... - выполняется аналогично пункту 2) для случая Б. 3) выключить оба прибора из сети. Задание по УИРС. Оценить по вольтамперной характеристике контактную разность потенциалов р-n-перехода (Dj »Uпр, правее которого характеристика становится практически линейной, т.е. выполняется закон Ома).
|
будет препятствовать дальнейшему переходу электронов в направлении n→p и дырок в направлении p→n. Через некоторое время при определенном значении напряженности 
.
(рис.2), то оно еще дальше отодвинет электроны и дырки от места контакта полупроводников. Запирающий слой, объединенный носителями зарядами, расширится, а его сопротивление возрастет. Ток в этом случае практически отсутствует (величина тока, создаваемого неосновными носителями заряда, будет пренебрежимо мала, т.к. концентрации не основных носителей в полупроводниках весьма малы). Такое напряжение внешнего поля (n→p) называется запирающим, а малый ток – обратным.
.
(см. рис. 4), превышение которого может привести к пробою диода и нарушению его работы.
Таким образом, в оба полупериода через потенциометр Rн течет ток, постоянный по направлению, но переменной по величине (рис. 6), те пульсирующий ток.
