text: {"text": [{"text": "$\textbf{Введение}$ На рис. 1 представлена типичная вольтамперная характеристика (ВАХ) полупроводникового диода. При прямом включении сила тока $I$ через диод быстро увеличивается с ростом напряжения $U$, а при обратном – ток практически отсутствует. С повышением температуры диода ветвь ВАХ его прямого включения смещается влево (рис. 2). <img_0> <img_1> Температурным коэффициентом напряжения (ТКН) диода называют отношение $\eta = \dfrac{\Delta U}{\Delta T}$, где $\Delta U$ $–$ изменение напряжения на диоде, вызванное изменением его температуры $\Delta T$ при фиксированном значении силы тока. $\textbf{Задание}$ Определите ТКН выданного вам полупроводникового диода. Для этого:"}, {"balls": {"number": "1", "exponent": "15,00"}, "text": "Снимите и изобразите на одном графике (формат А5) участки ВАХ диода для 4-х температур из диапазона $20~^\circ С - 60~^\circ С$ (для каждой ВАХ достаточно получить 5 точек в интервале токов от $5~мА$ до $15~мА$)."}, {"balls": {"number": "2", "exponent": "3,50"}, "text": "По результатам измерений постройте график (формат А5) зависимости напряжения на диоде $U_x$ от температуры $T$ при силе тока $I_x = 10~мА$."}, {"balls": {"number": "3", "exponent": "1,50"}, "text": "По графику зависимости $U_x(T)$ определите ТКН диода. $\textbf{Примечания}$ 1) Во время эксперимента диод должен оставаться $\textbf{СУХИМ}$, для этого помещайте его и термометр в пробирку, а горячую воду наливайте в стакан термостата. 2) Для снятия ВАХ используйте провод с зажимами типа «крокодил» и магазин сопротивлений с источником напряжения, схема которого представлена на рис. 3. <img_2> 3) Использовать мультиметр в режиме амперметра $\textbf{ЗАПРЕЩЕНО}$! Рассчитывайте силу тока, текущего через диод, измеряя напряжение на одном из резисторов магазина. 4) Сила тока через диод не должна превышать $50~мА$. Подключайте диод к магазину сопротивлений только во время измерений. 5) Расчет погрешностей в работе не требуется. $\textbf{Оборудование}$ Диод, магазин сопротивлений с источником, провод с зажимами типа «крокодил», мультиметр с щупами, термометр, термостат (состоящий из внешнего пенопластового стакана, пластикового стакана, разделительного кольца, крышки и пробирки), горячая вода по требованию, лист миллиметровой бумаги формата А4 для построения графиков, салфетка для поддержания чистоты на рабочем месте."}]}
answer: [{"condition": "Снимите и изобразите на одном графике (формат А5) участки ВАХ диода для 4-х температур из диапазона $20~^\circ С - 60~^\circ С$ (для каждой ВАХ достаточно получить 5 точек в интервале токов от $5~мА$ до $15~мА$). ", "solution": {"text": "Сопротивления резисторов магазина измеряются омметром. $R_{BC} = 5,0~Ом, R_{CD} = 10~Ом, R_{DE} = 20~Ом, R_{EF} = 40~Ом, R_{FG} = 80~Ом $(в разных установках величины сопротивлений могут отличаться от указанных в пределах 10 %). Для снятия ВАХ необходимо подключить диод в прямом направлении к контакту $\textit{А}$ и контактам $\textit{С}, D, E, F$ или $G$ магазина сопротивлений. Дополнительные точки ВАХ в интересующем диапазоне могут быть получены при соединении проводом различных контактов магазина. Снять 5 точек ВАХ в пределах от $5$ до $15~мА$, можно, например, при величинах сопротивлений магазина: $75~Ом, 95~Ом, 115~Ом, 135~Ом, 155~Ом$. Напряжение измеряется вольтметром непосредственно на контактах, к которым подключен диод. Сила тока рассчитывается через напряжение на одном из последовательно включенных резисторов. В данном решении измерялось напряжение на резисторе $R_{CD} = 9,8~Ом$. За время измерения одной ВАХ температура в термостате изменяется не более чем на $1 ^\circ \text{C}$, и этим можно пренебречь. Для увеличения скорости остывания системы в интервале между измерениями пластиковый стакан можно внимать из пенопластового стакана, но на время снятия ВАХ первоначальную конструкцию термостата необходимо восстанавливать. В данном решении ВАХ снимались при $65, 55, 45, 37$ и $26$ $^\circ \text{C}$. В таблице представлены полученные результаты. Условные обозначения: $U$ $–$ напряжение на диоде, $I$ $–$ сила тока через диод. <img_3> На рисунке представлены фрагменты пяти ВАХ при разных температурах (cлева-направо уменьшение температуры). <img_4>"}, "answer": {"answers": []}, "number_part": "1", "exponent_part": "15,00"}, {"condition": "По результатам измерений постройте график (формат А5) зависимости напряжения на диоде $U_x$ от температуры $T$ при силе тока $I_x = 10~мА$. ", "solution": {"text": "Из графиков находим напряжение на диоде при токе $I = 10~мА$. <img_5> <img_6>"}, "answer": {"answers": []}, "number_part": "2", "exponent_part": "3,50"}, {"condition": "По графику зависимости $U_x(T)$ определите ТКН диода. ", "solution": {"text": "По графику зависимости $U_x(T)$ находим $\eta =~ –1,87~мВ/~^\circ \text{C}$ , что согласуется со справочными данными для кремниевых полупроводниковых диодов."}, "answer": {"answers": ["Ответ: $\eta =~ –1,87~мВ/~^\circ \text{C}$"]}, "number_part": "3", "exponent_part": "1,50"}]