Московский энергетический институт (Технический университет)
| Вид материала | Отчет |
- О проблемах измерения эффективности мероприятий корпоративных паблик рилейшнз бельских, 101.09kb.
- Методы повышения селективности низковольтных автоматических выключателей, 294.5kb.
- Разработка методик и устройств химического контроля водного теплоносителя на тэс, 328.54kb.
- Московский Государственный Институт Электроники и Математики (Технический Университет), 10.69kb.
- Механизм обеспечения проектного финансирования инвестиционной деятельности электроэнергетических, 283.98kb.
- Министерство образования и науки РФ московский энергетический институт (технический, 83.36kb.
- Инструменты динамической сегментации рынка пивоваренной продукции с использованием, 278.33kb.
- Повышение эффективности инвестиционной деятельности диверсифицированных станкостроительных, 292.96kb.
- Совершенствование электрогидравлического регулятора мощности дуговой печи постоянного, 176.56kb.
- Московский Государственный Институт Электроники и Математики (Технический Университет), 763.07kb.
3. СОСТОЯНИЕ РАБОТ ПО МАКЕТИРОВАНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ
СТЕНДОВ И СОЗДАНИЕ ПРОГРАММНЫХ И УЧЕБНО-
МЕТОДИЧЕСКИХ СРЕДСТВ
3.1. Разработка макета стенда для выполнения лабораторной работы N 1
Лабораторная работа N1 «Изучение статических характеристик и параметров полупроводниковых характеристик и параметров полупроводниковых диодов» в соответствии с изложенным в п.2.1 должна позволять изучить экспериментальные данные по статическим характеристикам диодов на основе германия и кремния, а также аналогичные характеристики эмиттерного и коллекторного переходов кремниевого биполярного транзистора.
Для получения таких характеристик был разработан и реализован макет, схема которого показана на рис.4.
В этой схеме предусмотрено одновременное измерение характеристик 6 p-n переходов в прямом направлении. Для перехода к измерению обратных токов необходимо изменение масштаба управляющего напряжения и измерительного сопротивления.
Реле, с помощью которых выбирается конфигурация измерительной цепи (в данном случае выбирается исследуемый p-n переход) подобраны так, что их контактное сопротивление пренебрежимо мало по сравнению с сопротивлениями баз диодов.
Макет был испытан, и на нем были получены пробные характеристики диодов и p-n переходов.
3.2. Разработка макета контроллера
Принципиальная схема макета контроллера, соответствующего структурной схеме рис. 3, показана на рис. 5.
В дополнение к изложенному в подразделе 2.4., отметим, что на схеме рис. 5 показан внутренний стабилизированный источник питания и вход, через который выполняется программирование микропроцессора.
Контроллер был спроектирован, смонтирован и запущен. Было выполнено программирование микропроцессора и проверена работа контроллера на тестовых задачах: линейное изменение управляющего напряжения, изменение напряжений, подключаемых ко входам коммутаторов, управление двоичными выходными воздействиями контроллера от ПЭВМ через порт RS-232.
Выполнено несколько экспериментов по снятию ВАХ диодов с использованием контроллера.
Схема макета стенда для исследования полупроводниковых диодов
Рис.4
Принципиальная схема макета контроллера
Рис.5
3.3. Разработка учебно-методического обеспечения лабораторного практикума
В состав учебно-методического обеспечения лабораторного практикума входят:
- руководство по выполнению каждой лабораторной работы;
- средства контроля готовности студентов к выполнению работы;
- методические указания по моделированию, дополняющие руководство по выполнению работы;
- комплект индивидуальных заданий к каждой лабораторной работе.
В данном отчете приводится пример учебно-методического обеспечения для лабораторной работы № 1.
Руководство по выполнению лабораторной работы № 1 приводится в Приложении 3. В нем изложены указания по подготовке к работе, выполнению основных экспериментов, анализу результатов, оформлению отчета. По структуре это руководство практически не отличается от обычно используемых в учебной лаборатории. Только запуск генератора напряжения, определяющего величины измеряемых токов, производится виртуальной кнопкой, а результаты измерений выводятся на дисплей в табличной и графической форме.
Поскольку эта работа является первой в курсе «Электроника», эксперименты в ней построены так, чтобы после их обработки можно было проверить некоторые фундаментальные соотношения (например, оценить ширину запрещенной зоны материала диода), а также получить исходные данные для построения нелинейной физической модели p-n перехода для области низких частот, используемой при математическом моделировании устройств на p-n диодах.
Разработка средств оценки готовности студента к выполнению лабораторной работы к настоящему времени еще не завершена в полном объеме. Как один из возможных вариантов рассматривается имеющийся на кафедре ФКС МЭИ (ТУ) комплект контрольных вопросов с выбором варианта ответа. Однако этот подход более пригоден для проверки усвоения теоретического материала, чем для проверки готовности к проведению эксперимента. Задача контроля готовности в режиме дистанционного обучения применительно к данному практикуму находится в стадии решения.
Подход к использованию моделирования в данном практикуме описан на примере моделирования работы p-n диодов в Приложении 4. Предполагается, что моделирование будет выполняться с использованием пакета программ схемотехнического анализа Micro-Cap V. Моделирование используется как на этапе подготовки к лабораторной работе, так и после выполнения экспериментальной части.
В результате выполнения расчетов, экспериментов и моделирования студент должен четко усвоить какие параметры моделей и с помощью каких методов нужно определять экспериментально и какие характеристики с хорошей точностью описываются теоретическими моделями. Например, в результате выполнения лабораторной работы № 1 должно быть ясно, что ток насыщения в модели диода находится экспериментально по характеристикам прямой ветви, а экспериментально определяемый обратный ток диода не может быть предсказан с достаточной точностью, и потому в моделях для его описания пользуются достаточно грубыми аппроксимациями.
Такие моменты присутствуют во всех лабораторных работах и, поскольку их понимание важно для подготовки инженеров-разработчиков радиоэлектронной аппаратуры, они должны быть отражены в выводах по лабораторным работам.
Комплект индивидуальных заданий для каждого студента формируется на основе имеющихся в буферной базе данных материалов. Предполагается, что во всех заданиях исходные данные для подготовки к работе должны быть различными, а задания на выполнение экспериментальной части должны различаться по крайней мере по половине полного объема работы. Различие заданий определяется различием исследуемых приборов, различием сочетаний рабочих температур, различием сочетаний других параметров, влияющих на вид характеристик, различием экземпляров приборов одного и того же типа.
Если взять конкретный пример заданий для лабораторной работы № 1, то если в базу данных введены характеристики 4-х германиевых диодов, 4-х кремниевых диодов и p-n переходов 4-х транзисторов, причем каждая из этих характеристик получена при 5 значениях рабочей температуры, то можно сформировать 256 не повторяющихся индивидуальных заданий того типа, который описан в руководстве по выполнению лабораторной работы № 1. Каждому из этих заданий ставится в соответствие задание на расчет характеристик и моделирование. Таким образом, формируется полный комплект индивидуальных заданий.
Заполнение буферной базы данных производится после двух циклов измерений на стенде, описанном в подразделе 1.1.