Сетевое издание
Международный студенческий научный вестник
ISSN 2409-529X

ВОЛЬТ-АМПЕРНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СВЕТОДИОДОВ

Черепанов Е.В. 1
1 Новосибирский государственный университет экономики и управления
1. Определение светодиода и его конструкция [Электронный документ] URL: http://www.svetozone.ru/press/theme/leds/leds_9.html.
2. Схемы включения светодиодов [Электронный документ] URL: http://electrik.info/main/praktika/843-horoshie-i-plohie-shemy-vklyucheniya-svetodiodov.html.
3. Проблемы, теория и реальность светодиодов для современных систем отображения информации высшего качества [Электронный документ] URL: http://www.kit-e.ru/articles/led/2005_5_48.php.

Целью данной работы является исследование методологии лабораторных работ и эффективных практических методов освоения отдельных тем на примере разработки изучение педагогических аспектов профессионального изложения информации для студентов на примере создания лабораторной работы с помощью электронного конструктора. Методы исследования: теоретический и экспериментальный.

Задачи:

1. Изучение электронного конструктора «Знаток» и внедрение его в лабораторную работу;

2. Создание лабораторной работы по курсу физики и современного естествознания на тему «Вольт-амперные характеристики светодиодов» с помощью конструктора «Знаток».

Рассмотрение данной темы в работе является актуальной для студентов первых и вторых курсов, так как изучению светодиодной техники по программе бакалавриата специальности «Инноватика» уделяют мало внимания. Студент, освоивший данную тему, с легкостью сможет разобраться с инновациями, в которые внедрены и используются светодиоды.

Светодиод (рис. 1) или светоизлучающий диод (СД, СИД; англ. light-emitting diode, LED) – полупроводниковый прибор с электронно-дырочным переходом, создающий оптическое излучение при пропускании через него электрического тока в прямом направлении.

inno9.tif

Рис. 1. Светоизлучающий диод

Лабораторная работа «Вольт-амперные характеристики светодиодов»

Цель: Изучить ВАХ (вольт-амперные характеристики) светодиодов, построить вольт-амперные характеристики по измеренным значениям I и U, рассчитать сопротивление гасящего резистора, сделать вывод.

Использованные инструменты: мультиметр, гальванический элемент, светодиоды двух типов (красный и зеленый), реостат.

Задание 1

Ответить на следующие вопросы:

1. Светодиод – полупроводниковый прибор с электронно-дырочным переходом, создающий оптическое излучение при пропускании через него электрического тока в прямом направлении.

2. Принцип работы: при пропускании электрического тока через p-n переход в прямом направлении, носители заряда – электроны и дырки – рекомбинируют с излучением фотонов (из-за перехода электронов с одного энергетического уровня на другой).

Задание 2

Эксперимент 1. Свечение зеленого светодиода

1. Соберите электрическую цепь, по схеме, приведенной на рис. 1.

inno10.tif

Рис. 1. Основная схема включения светодиода

2. В реостате выставить максимальное значения сопротивления (50 кОм). С помощью мультиметра измерить напряжение, сопротивление и силу тока.

Занесите измеренные значения в табл. 1.

3. Изменяя сопротивление реостата (40; 30; 20; 15; 10; 5 кОм), измерьте силу тока и напряжение. Запишите полученные значения I1 и U1в табл. 1.

Задание 3

Эксперимент 2. Свечение красного светодиода

Повторите проделанные расчеты, заменив светодиод на красный. Запишите полученные значения I2 и U2 в табл. 2.

Задание 4

По заданным значениям постройте на одном графике зависимости силы прямого тока от напряжения для двух видов светодиодов (рис. 2).

Задание 5

Сравнить график теоретический зависимости силы прямого тока от напряжения для двух видов светодиодов с полученным практическим (рис. 3). Сделать вывод.

Таблица 1

Результаты измерений

R, кОм

50

40

30

20

15

10

5

I1, мА

2,2

2,8

4,3

8,5

9,1

23,5

26,8

U1, В

1,29

1,32

1,52

1,8

1,9

2,4

2,47

I2, мА

2,62

1,88

4,3

6,4

8,3

13,4

27

U2, В

1,2

1,3

1,4

1,42

1,44

1,55

1,57

Таблица 2

Результаты измерений

R, кОм

50

40

30

20

15

10

5

I1, мА

1,2

3

4,3

5

7

19

25

U1, В

1,35

1,4

1,45

1,5

1,55

1,7

1,72

I2, мА

2

1,88

4,2

5

6,3

9,4

24

U2, В

1,2

1,27

1,3

1,36

1,38

1,4

1,42

inno11.tif

Рис. 2. Зависимости силы прямого тока от напряжения для двух видов светодиодов

inno12.tiff

Рис. 3. Вольт-амперные характеристики светодиодов

Вывод. Построив график вольт-амперной характеристики для двух видов светодиодов, можно сделать вывод, чем больше напряжение, тем больше сила прямого тока. Зависимость прямая.

Задание 6

Зная характеристики светодиода и напряжение источника тока, рассчитайте, какое сопротивление должен иметь гасящий резистор. Включите гасящий резистор в цепь и наглядно проверьте.

Исходя из ВАХ (Рисунок 3) видно, что для разных светодиодов при токе 20 мА мы имеем разное падение напряжения: 1,4 В для красного светодиода, 1,52 В для зеленого. Для батарейки 3 В на гасящем резисторе должно в первом случае «упасть» 1,6 В, что при 20 мА произойдет при значении сопротивления резистора в 1,6 В / 20 мА=80 Ом. Во втором случае имеем, соответственно, 1,48 В / 20 мА=74 Ом.

Записать общий вывод исходя из цели работы и полученных результатов.

Вывод. В ходе проделанной работы были изучены ВАХ (вольт-амперные характеристики) светодиодов, построены графики вольт-амперных характеристик по измеренным значениям I и U, рассчитано сопротивление гасящего резистора.

Заключение

В статье была разработана и проделана лабораторная работа с помощью электронного конструктора «Знаток». Также изучены педагогические аспекты профессионального изложения информации для студентов и освоена методология лабораторных работ по курсу физики и современного естествознания на тему «Вольт-амперные характеристики светодиодов».


Библиографическая ссылка

Черепанов Е.В. ВОЛЬТ-АМПЕРНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СВЕТОДИОДОВ // Международный студенческий научный вестник. – 2016. – № 3-1. ;
URL: https://eduherald.ru/ru/article/view?id=14721 (дата обращения: 30.11.2022).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074