Исследование свойств полупроводниковых диодов
Цель: изучить работу полупроводникового диода, практически снять и проанализировать вольт-амперные характеристики германиевого или кремниевого диодов. Определить основные параметры диода.
Оборудование
1. Лабораторный макет 87Л-01.
2. Радиодетали и соединительные проводники.
Порядок выполнения
1. Ознакомиться со схемой испытания и измерительными приборами, определить цену деления;
2. Записать паспортные данные исследуемых диодов. Следует иметь в виду. Что нельзя на диоде превышать максимального обратного напряжения и прямого тока;
3. На лабораторном макете собрать схему измерения;
4. Включить макет;
5. Произвести измерения и записать полученные данные в соответствующие таблицы.
Прямое включение. Обратное включение
Рис. 1. Схема снятия вольт-амперных характеристик диода.
Прямое включение.
Uпр, мВ | 0,1 | 0,2 | 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,6 | 0,7 | 0.8 |
Iпр, мА | 0,2 | 0,5 | 0,8 | 1,1 | 1,7 | 2,8 | 3,1 |
Обратное включение.
Uобр, В | ||||||||
Iобр, мкА |
6. Построить графики на листках миллиметровой бумаги и подклеить к отчёту.
7. Произвести расчёт дифференциального сопротивления Rпр ст, Rпр диф и Rобр ст , Rобр диф для двух точек на прямой и двух точек на обратной ветвях.
8. Дать заключение.
Заключение
.
.
.
.
.
Методические рекомендации
По выполнению лабораторной работы №1
Снятие вольт-амперных характеристик диода.
Схема собирается на макете с помощью проводников с вилками. Подключать и отключать провода можно только при выключенном питании (тумблер «Сеть») и только держась за вилки. В качестве источника ГТ используется регулируемый источник тока ГТ, обеспечивающий максимальную величину тока 10мА. Проконтролировать ток можно по прибору блока «ЧМ ИВ». Для измерения прямого тока используется прибор АВМ1, а для измерения напряжения АВМ2. При снятии обратной ветви ВАХ в качестве источника питания используется генератор напряжения ГН3. Он обеспечивает изменение напряжения от 0 до 100В. В этом случае в качестве микроамперметра используется АВМ2.
При снятии прямой ветви для германиевых диодов использовать следующие установки Uпр: 0,1; 0,15; 0,2; 0,3; 0,5В, а для кремниевых - Uпр: 0,4; 0,5; 0,6; 0,8; 1,0В.
При снятии обратной ветви характеристики для диодов необходимо по справочнику определить Uобр доп и взять в диапазоне от 0 до Uобр доп 5 точек Uобр, для которых измерить Iобр. Если Uобр доп >70В, то при снятии отсчётов необходимо помнить, что на макете нельзя выставить U>70В.
Для расчёта Rпр ст, Rпр диф на прямой ветви характеристики диода отметить две точки. Одна должна быть на пологом участке характеристики, а другая на крутом.
Пример.
На миллиметровой бумаге чертим прямую ветвь характеристики диода (например. КД105). Отмечаем две точки А и В, первую на пологой части кривой, вторую на крутой (близкой к прямолинейной) части. Делаем сноски на оси абсцис и ординат. Сначала делаем сноски от самих точек А и В. Это будут напряжения UпрА, UпрВ и токи IпрА, IпрВ. Эти величины нам необходимы для расчёта Rпр ст, которое равно Rпр стА = UпрА / IпрА и Rпр стВ = UпрВ / IпрВ.
Для нашего случая UпрА =0,4В, UпрВ =0,62В и токи IпрА =20 мА, IпрВ =235 мА. Тогда
Rпр стА = UпрА / IпрА = 0,4 / 20·10-3 = 20 Ом
и
Rпр стВ = UпрВ / IпрВ = 0,62 / 235·10-3 =2,6 Ом.
Также делаем сноски отступив от точки влево и вправо на одинаковое растояние (это удобно для расчётов) U’прА, U’’прА, U‘прВ, U‘‘прВ и токи I’прА, I’’прА, I‘прВ, I‘‘прВ. Расчёт будем проводит по следующей формуле
Rпр диф=ΔUпр /ΔIпр= (U’’пр -U’пр)/(I’’пр- I’пр)
Для нашего случая U’прА =0,34В, U’’прА =0,46В, U‘прВ =0,6 В, U‘‘прВ =0,64 В и токи I’прА =0 мА, I’’прА =45 мА, I‘прВ =200 мА, I‘‘прВ =300 мА.
Тогда
Rпр дифА=ΔUпр /ΔIпр= (U’’прА -U’прА)/(I’’прА- I’прА)= (0,46 -0,34)/(45·10-3-0·10-3)= 2,7 Ом
и
Rпр ст = UпрВ / IпрВ = 0,62 / 235·10-3 =2,6 Ом. Rпр дифВ=ΔUпр /ΔIпр= (U’’прВ -U’прВ)/(I’’прВ- I’прВ)= (0, 64 -0,6)/(300·10-3-200·10-3)= 0,4 Ом
Заключение
В заключении необходимо отметить причины поведения влияющие на форму ВАХ диода при прямом и обратном включении.
Вопросы для самоконтроля.
1. Что такое собственная и примесная проводимости?
2. За счет, каких носителей зарядов образуется ток при включении диода в прямом направлении?
3. Чем определяется ток в обратном направлении?
4. Перечислите и охарактеризуйте параметры диода?
5. Расшифруйте маркировку применённых в лабораторной работе диодов?