Лабораторная работа №1
Тема: Исследование работы полупроводниковых диодов
Цель работы: Исследование работы полупроводниковых приборов, схем включения, определение характеристики, изучение правил эксплуатации полупроводниковых приборов
Теоретическая часть
Полупроводниковый диод представляет собой монокристалл, в котором созданы области различной проводимости: дырочной (р-типа) и электронной (n-типа). Граница между этими областями называется p-n переходом (рисунок 1.1, а). Если к кристаллу приложить напряжение так, чтобы к р-области был приложен отрицательный потенциал, а к n-области – положительный, то носители, притягиваясь к разноименным полюсам, создадут около p-n перехода область, лишенную носителей.
Эта область как бы разрывает цепь, и ток в этой цепи отсутствует. Такая полярность напряжений называется запирающей или обратной и соответствует закрытому состоянию диода (рисунок 1.1, б).
Противоположная полярность напряжения перемещает носители навстречу друг другу, и происходит переход (инжекция) носителей в «чужую» область. В результате во внешней цепи появляется ток. Такая полярность называется прямой или отпирающей и соответствует открытому диоду (рисунок 1.1,в). Типичная вольтамперная характеристика полупроводникового диода изображена на рисунке 1.1,г. Здесь ветвь 0а соответствует проводящему (прямому) направлению, а ветвь 0b – непроводящему (обратному).
В прямом направлении диод характеризуется допустимым током Iпр. доп . и соответствующему ему падением напряжения на диоде U пр. мах.
В обратном направлении диод характеризуется допустимым значением напряжения Uобр. мах, которое может быть приложено к диоду.
Наличие у диода критического обратного напряжения, при котором наступает электрический (не тепловой) пробой, позволяет использовать полупроводниковый диод в схемах стабилизации напряжения. Одна из возможных схем стабилизации представлена на рисунке 1.2. выходное напряжение схемы с большой точностью поддерживается на заданном уровне Uвых = const, равном критическому (пробивному) напряжению. Разница между входным и выходным напряжением гасится на резисторе Rz.
Диод, используемый для стабилизации напряжения, называется стабилитроном.
Практическая часть
Будет делаться при помощи программы EasyEDA
Как быстро нарисовать схему в EasyEDA — пошаговое руководство для начинающих
https://esp8266.ru/easyeda-quick-start/
1. Эксперимент 1: Снятие вольтамперной характеристики диода.
2. Соберите схему в соответствии с рисунком1.3. Напряжение на источнике питания должно соответствовать 5В + ваш номер в списке на дневник.ру.
Рисунок 1.3
Включите схему. Для снятия прямой ветви характеристики диода установите переключатель 2 переключающего модуля в положение On, переключатель 1 переключающего модуля в положение Off. Изменяя входное напряжение с помощью переменного резистора, измеряйте ток и напряжение на диоде D2 (10 измерений). Результаты измерений запишите в таблицу1.1.
Для снятия обратной ветви характеристики диода установите переключатель 2 переключающего модуля в положение Off, переключатель 1 переключающего модуля в положение On. Изменяя входное напряжение с помощью переменного резистора, измеряйте ток и напряжение на диоде D1 (10 измерений). Результаты измерений запишите в таблицу1.2. По данным таблицы 1.1 -1.2 постройте ВАХ диода в одной системе координат.
Таблица 1.2 - Обратная ветвь ВАХ диода
3. Эксперимент 2: Получение вольтамперной характеристики на экране осциллографа. Соберите схему в соответствии с рисунком 1.4 Напряжение на источнике питания должно соответствовать 5В + ваш номер в списке на дневник.ру. Вид осциллограммы показан на рисунках 1.5 т 1.6. Зарисуйте полученную осциллограмму.
Рисунок 1.4.
Рисунок 1.5.
Рисунок 1.6
Контрольные вопросы:
1. Сравните напряжения на диоде при прямом и обратном смещении по порядку величин. Почему они различны?
2. Чему равны сопротивления идеального диода в прямом и обратном направлениях?
3. Сравните токи через диод при прямом и обратном смещении по ряду величин. Почему они различны?
4. Чем ограничивается наибольший прямой ток через диод?
5. Назовите электроды диода.