Задание и исходные данные

Лабораторная работа № 7

Тема: Исследование полупроводникового диода

Цель работы: Отработка навыков проведения исследований.

Порядок выполнения

                    

Теоретические сведения

       Полупроводниковый прибор с одним р-n -переходом, имеющий два омических вывода, называют полупроводниковым диодом. Одна из областей р-n -структуры, называемая анодом, другая область катодом.

Статическая вольт-амперная характеристика (ВАХ) полупроводникового диода - теоретическая ВАХ электронно-дырочного перехода, определяется соотношением

I=I₀(е^U/(mjт)-1), (1)

где Iо — обратный ток насыщения (ток экстракции, обусловленный неосновными носителями заряда; значение его очень мало); U — напряжение на p-n -переходе; j_т = kT/e — температурный потенциал (k — постоянная Больцмана, Т — температура, е — заряд электрона); m — поправочный коэффициент: m = 1 для германиевых р-n -переходов и m = 2 для кремниевых p-n -переходов при малом токе).

Вольт-амперная характеристика идеального диода

Задание и исходные данные

Задание 1. Снять по точкам статическую Вольтамперную характеристику (ВАХ) диода

Рис.1 (а,б)

 

1.1.Снять прямую ветвь ВАХ диода на основе кремния (1N914). Для измерения собрать схему (рис.1,а).

 

 

Табл.1

Iпр(mA)	0	1	2	4	6	8	10
Uпр(В)

Табл.2

Iобр(мкА)
Uобр(В)	0	5	10	20	30	40	50

Последовательно устанавливая значения прямого тока Iпр диода, задаваемого током источника тока, равным: 0 – 10мА, запишите значения напряжения Unp и тока Iпр диода в табл.1.

1.2. Снять обратную ветвь ВАХ диода на основе кремния (1N914). Собрать схему (рис.1,б). Переверните диод. Последовательно устанавливая ЭДС источника равными 0 – 50 В, запишите значения тока I_обр и напряжения U_обр в табл.2.

1.3. По полученным данным постройте графики (ВАХ) I_пр (U_np) и I_обр (U_обр).

1.4. Рассчитать дифференциальное сопротивление диода по графику прямой ветви ВАХ по формуле R_диф= ∆U/∆I│_Iпр=const, при Iпр = 8 мА.

1.5. Проделайте ту же процедуру для Iпр = 4 мА, Iпр = 2 мА и Iпр =0.5 мА. Результаты расчетов запишите в отчет: R_диф= ∆U/∆I│_Iпр=8мА=__.

1.6. Построить график зависимости R_диф= f (Iпр).

1.7. Исследовать статическую ВАХ диода на основе германия. Повторить пункты 1.1 – 1.6 для диода mbrd835.

Задание 2. Снять статическую вольтамперную характеристику (ВАХ) диода используя осциллограф

Рис.2

Это наиболее быстрый и удобный способ исследования ВАХ, непосредственно наблюдая ее на экране осциллографа.

2.1. Собрать схему, приведенную на рис 2.

2.2. Получить на экране осциллографа изображение ВАХ. Для этого: на выходе генератора установить треугольный сигнал с амплитудой 10В, частотой 10Гц и скважностью 50%.

Осциллограф поставить в режим В/А. При таком подключении координата точки луча по горизонтальной оси осциллографа будет пропорциональна напряжению, подаваемому на А-вход, а по вертикальной – току через диод. Поскольку напряжение в вольтах на резисторе 1 Ом численно равно току через диод в амперах (I=U/R=U/1=U), по вертикальной оси можно непосредственно считывать значения тока. Это и позволит получить вольтамперную характеристику непосредственно на экране осциллографа. Таким образом, ток и напряжение в каждой точке ВАХ вычисляются из соотношений: I = Y K_y.канВ, U= X K_y.канА, где Y, X &nb– координата точки луча, в делениях шкалы осциллографа; K_y.канА, K_y.канВ – масштабные множители осциллографа по оси Y каналов А и В, причем в размерности множителя канала В K_y.канВ 1мВ соответствует 1мА.

Подобрать значения K_y.канА, K_y.канВ так, чтобы луч не выходил за пределы экрана, а изображение ВАХ было по возможности максимальным. Осевые линии на сетке экрана совпадают с осями ВАХ

Контрольные вопросы:

1. Принцип действия полупроводникового диода.

2. Практическое применение диодов.

 

Содержание отчета

 

1. Наименование и цель работы

2. Схему исследования

3. Результаты измерений по каждому эксперименту

4. ВАХ

 

 

Литература

1. Немцов, М. В., М. Л. Немцова.Электротехника и электроника: учебник для среднего профессионального образования по техническим специальностям – Москва: Академия, 2018.
2. Синдеев Ю.Г. Электротехника с основами электроники: Учебное пособие для колледжей. – Ростов – на – Дону: Феникс, 2012. – 407с.