المواضيع "خصائص التيار الكهربائي للثنائيات الضوئية"
الغرض: فهم خصائص الثنائي الضوئي، وهو نوع من الصمام الثنائي، من خلال قياس التيار الذي يتدفق اعتمادًا على الجهد المطبق.
الخلفية (مقدمة): الصمام الثنائي هو مزيج من أشباه الموصلات من النوع P وأشباه الموصلات من النوع N.
الصمام الثنائي، الثنائي الضوئي، بين القاعدة والباعث لترانزستور من النوع NPN، وبين الباعث وقاعدة الترانزستور من النوع PNP هو الصمام الثنائي.
كما تتغير مقاومة المصباح الكهربائي المتوهج، يُعتقد أن مقاومة الصمام الثنائي تتغير اعتمادًا على الجهد.
هنا، بدلا من انهيار الجهد في الاتجاه المعاكس،
"خصائص التيار الكهربائي الأمامي للصمام الثنائي" (مواصفات المشكلة)
اكتشف.
"عندما يكون الجهد منخفضًا، لا يتدفق التيار، ولكن بمجرد تجاوز عتبة معينة، لا يزيد الجهد ويتصرف التيار كما لو كان في ازدياد."
(فرضية)
شكل 1 مصابيح LED شكل 2 مصباح LED للمصباح اليدوي
لشكل 3 منظر علوي لمؤشر LED منظر جانبي لمؤشر LED الشكل 4
طريقة التحضير
الثنائي الضوئي، المقاوم (10Ω، 20Ω، 33Ω، 47Ω، 66Ω، 120Ω، 1kΩ:1/4W)، لوحة التجارب، سلك توصيل، مقياس رقمي متعدد
الشكل 5 مخطط دائرة الصمام الثنائي V-I مخطط نمط الشكل 6
الشكل 7 صورة لتجربة V-I
يقومون بتغيير R1 و R2 لتغيير الجهد المطبق على الصمام الثنائي وقياس الجهد عبر R2 واشتقاق معرف التيار الذي يتدفق عبر الصمام الثنائي. تم العثور على المعرف الحالي الذي يتدفق عبر الصمام الثنائي من Id=V1/R1-V2/R2 .
النتائج كما يلي. تم استخدام LED الأصفر كالصمام الثنائي.
الشكل 8-I من الصمام الثنائي
الجدول 1: بيانات قياس V-I من الصمام الثنائي
نتيجة
كما هو موضح في الشكل، تم التأكيد على أنه عندما يصل الجهد المطبق على الصمام الثنائي إلى حوالي 0.65 فولت، لم يعد من الممكن زيادة الجهد ويميل التيار إلى الزيادة.
يمكن ملاحظة أن إعدادات الوضع التجريبي مناسبة وأن الخاصية IV للديود لها عتبة لزيادة التيار تبلغ حوالي 0.65 فولت. (كانت الفرضية صحيحة).
ويُعتقد أيضًا أن هذا هو السبب وراء تحديد تشغيل/إيقاف إجراء التبديل عندما يكون جهد E-B لترانزستور NPN حوالي 0.65 فولت.
مراجعة التعلم
النتائج والابتكارات
نظرًا لعدم وجود مصدر طاقة، تم تقسيم جهد بطاريات الخلايا الجافة على المقاومات لتغيير الجهد.
لم نضع مقياسًا على التوالي مع الدايود، وقمنا بقياس الجهد على افتراض أن قيمة المقاوم الموصل على التوازي مع الدايود لم تتغير.
عند قياس التيار في دائرة إلكترونية، استخدمنا طريقة لقياس الجهد عبر المقاومة لتحديد التيار.
الفشل وأسبابه (أفكار التحسين)
فإذا لم نقم بقياس قيمة المقاومة عند تقسيم الجهد ظهر خلل في تغير التيار نتيجة الحساب. وقد وجد أن الحذر مطلوب عندما لا يتم القياس مباشرة.
الذي فهمته
لقد فهمت أن خصائص الجهد والتيار للدايود في الاتجاه الأمامي لا تسمح للتيار بالتدفق حتى لو تم تطبيق جهد معين، ولكن بمجرد أن يتجاوز قيمة معينة، فإنه يبدأ في الزيادة، ومع زيادة الجهد أكثر، يتدفق التيار مثل الانهيار الجليدي. .
المهمة التالية
على الرغم من أنه لا يصل إلى جهد الانهيار، تأكد من أن التيار لا يتدفق في الاتجاه المعاكس.
***مرجع********************************************** *************************
<طريقة التعلم الاستكشافي للمشكلة>
المواضيع [التكنولوجيا]
الموضوع <التحقيق والتخطيط> الغرض وجهة النظر: هدف التجربة/[التفكير]
الخلفية <المعرفة> المنظور: مسائل التعلم المسبق، والكتب المدرسية المرجعية، والمهام الملموسة، والفرضيات [المعرفة]
طريقة الإعداد <التحقيق والتخطيط> وجهات النظر: المخطط المفاهيمي، متغيرات القياس، خطة الاستفسار [التكنولوجيا]
النتائج/المناقشة <المعالجة والتقييم> وجهة النظر: النتائج ورسومها البيانية/صلاحية الفرضية/الاستنتاج/المناقشة [التكنولوجيا]
التفكير في التعلم (وجهات النظر: الإنجازات والجهود، أسباب الفشل، خطط التحسين، ما تم فهمه، المهام التالية) [الموقف]
تقرير [التكنولوجيا]
*************************************************************************************
Research question: "How are the voltage-current characteristics of a diode? ”
Topics “Voltage-current characteristics of photodiodes”
Purpose: To understand the characteristics of a photodiode, which is a type of diode, by measuring the current that flows depending on the applied voltage.
Background (Introduction): A diode is a combination of a P-type semiconductor and an N-type semiconductor.
Diode, photodiode, between the base and emitter of an NPN type transistor, and between the emitter and base of a PNP type transistor is a diode.
Just as the resistance of an incandescent light bulb changes, the resistance of a diode is thought to change depending on the voltage.
Here, rather than the breakdown voltage in the reverse direction,
“Forward voltage-current characteristics of a diode” (specification of the problem)
Find out.
"While the voltage is low, no current flows, but once a certain threshold is exceeded, the voltage does not increase and the current behaves as if it were increasing.''
(hypothesis)
fig.1 LEDs fig.2 LED of a flash light
fig.3 top view of LED fig.4 side view of LED
Preparation/method
Photodiode, resistor (10Ω, 20Ω, 33Ω, 47Ω, 66Ω, 120Ω, 1kΩ:1/4W), breadboard board, jumper wire, digital multimeter
Fig.5 Diode V-I circuit diagram fig.6 pattern diagram
fig.7 picture of V-I experiment
They change R1 and R2 to change the voltage applied to the diode and measure the voltage across R2 and derive the current Id flowing through the diode. The current Id flowing through the diode was found from Id=V1/R1-V2/R2 .
The results are as follows. A yellow LED was used as the diode.
fig.8 V-I of Diode
table 1 measured data of V-I of diode
result
As shown in the figure, it was confirmed that when the voltage applied to the diode reached around 0.65V, the voltage could no longer be increased and the current tended to increase.
It can be seen that the experimental situation settings are appropriate and the I-V characteristic of the diode has a threshold for current increase around 0.65V. (The hypothesis was valid.)
This is also thought to be the reason why the ON/OFF of the switching action is determined when the E-B voltage of the NPN transistor is around 0.65V.
Review of learning
Results and innovations
Since there was no power supply, the voltage of the dry cell batteries was divided by resistors to change the voltage.
We did not put an ammeter in series with the diode, and measured the voltage assuming that the value of the resistor in parallel with the diode did not change.
When measuring current in an electronic circuit, we used a method that measures the voltage across a resistor to determine the current.
Failure and causes (improvement ideas)
If we did not measure the resistance value when dividing the voltage, an abnormality appeared in the current change as a result of calculation. It was found that caution is required when not directly measuring.
What I understood
I understood that the voltage-current characteristics of a diode in the forward direction does not allow current to flow even if a certain voltage is applied, but once it exceeds a certain value, it begins to increase, and as the voltage increases further, the current flows like an avalanche. .
Next task
Although it does not reach the breakdown voltage, make sure that the current does not flow in the opposite direction.
***reference********************************************** *************************
<Problem exploratory learning method>
Topics [Technology]
Theme <Investigation and Planning> Purpose Viewpoint: Aim of the experiment/[Thinking]
Background <Knowledge> Perspective: Prior learning matters, reference textbooks, concrete assignments, hypotheses [Knowledge]
Preparation/Method <Investigation and Planning> Viewpoints: Conceptual Diagram, Measurement Variables, Inquiry Plan [Technology]
Results/Discussion <Processing and Evaluation> Viewpoint: Results and their graphing/Validity of hypothesis/Conclusion/Discussion [Technology]
Reflection on learning (perspectives: achievements and efforts, causes of failure, improvement plans, what was understood, next tasks) [Attitude]
Report [Technology]
************************************************** ********************
探究の問い『ダイオードの電圧ー電流特性はどのようになっているのだろうか？』
トピックス『フォトダイオードの電圧ー電流特性』
目的: ダイオードの一種のフォトダイオードについて, 加える電圧により流れる電流を計測しその特性を理解する。
背景（導入）: ダイオードは, P型半導体とN型半導体の接続したものである。
ダイオード, フォトダイオード, トランジスタNPN型のベースーエミッタ間, トランジスタPNP型のエミッターベース間はダイオードである。
白熱電球の抵抗が変化するように, ダイオードの抵抗も電圧によって変化すると考えられる。
ここでは, 逆方向の降伏電圧ではなく,
『ダイオードの順方向の電圧ー電流特性』（課題の具体化）
『電圧が低い間は電流が流れないが, ある閾値を超えると電圧は増加せず, 電流が増大するように振る舞う』
(仮説)
を調べる。
準備・方法
フォトダイオード, 抵抗(10Ω,20Ω, 33Ω, 47Ω, 66Ω, 120Ω,1kΩ:1/4W), ブレッドボード基板, ジャンパー線, デジタルマルチメータ
R1, R2 を変化させて, ダイオードにかかる電圧を変化せせてR2の電圧とダイオードを流れる電流を測定する。ダイオードを流れる電流Idは, Id＝V1/R 1-V2／R2 より求めた。
結果は次のとおりである。ダイオードは, 黄色のLEDを用いた。
結果
図のように, ダイオードに加わる電圧が, 0.65Vあたりで電圧は増加できなくなり, 電流が増大していく傾向が確かめられた。
実験の状況設定が妥当で, ダイオードのI-V特性が0.65Vあたりに電流増大の閾値となっていることがわかる。(仮説は妥当であった。)
NPN型トランジスタのE-B電圧が0.65Vあたりでスイッチング作用のON-OFFが決まるのもこのためと考えられる。
学習の振り返り
成果と工夫
電源装置がないために, 乾電池の電圧を抵抗で分圧して電圧を変えた。
ダイオードに直列に電流計を入れず, ダイオードと並列している抵抗の値が変化しないと仮定して電圧測定をした。
電子回路で電流測定をする際の, 抵抗の電圧を測定して電流を求める手法を使った。
失敗と原因(改善案)
分圧する際の抵抗値を測定しておかないと計算の結果, 電流変化に異常が現れた。直接測定でないときに注意を要することが分かった。
理解できたこと
順方向のダイオードの電圧電流特性がある電圧までは印加しても電流が流れないが, ある値を超えると増加し始め, さらに電圧が大きくなると電流が雪崩をうつように流れることが理解できた。
次の課題
降伏電圧までは行わないが, 逆方向に電流が流れないことを確かめる。
***参考***********************************************************************
<課題探究的学習手法>
トッピクス[技術]
テーマ＜探究と計画＞目的 観点:実験のねらい・[思考]
背景＜知識＞観点:先行学習事項・参考教科書・課題の具体化・仮説[知識]
準備・方法＜探究と計画＞観点：概念図・測定変数・探究計画[技術]
結果・考察＜処理と評価＞観点：結果とそのグラフ化・仮説の妥当性・結論・考察[技術]
学習の振り返り(観点：成果と工夫、失敗の原因、改善案、理解できたこと、次の課題)[態度]
報告[技術]
**********************************************************************