ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ДИОДА, ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА N 9   4340

ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ДИОДА

 

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: снятие и анализ вольт - амперной характеристики (ВАХ) диода. Определение параметров диода.

ПЛАН РАБОТЫ:

1. сборка схемы опыта;

2. снятие прямой ветви ВАХ;

3. снятие обратной ветви ВАХ;

4. определение параметров диода;

5. составление отчета

Полупроводниковым диодом называют прибор с двумя выводами (анод и катод) и одним электронно-дырочным переходом. Принцип действия диодов основан на использовании односторонней электропроводимости, электрического пробоя и других свойств п-р перехода. Полупроводниковые диоды в основном служат для преобразования энергии и реже – для усиления электрических сигналов.

Диоды разделяются на: выпрямительные; импульсные; стабилитроны; туннельные; варикапы, в качестве усилителей электрических сигналов по мощности могут быть использованы туннельные диоды.

Основной материал диодов - кремний и германий. По конструкции диоды выполняются плоскостные и точечные. Основной характеристикой диода служит его вольт - амперная характеристика, вид которой совпадает с видом вольт - амперной характеристики (ВАХ) р - п перехода. ВАХ диода зависит от температуры окружающей среды.

 

 

Диод обладает односторонней проводимостью (как и n-p переход). Включение диода в электрическую цепь, когда плюс (+) источника подсоединен к области p (анод), а минус (-) – к области n (катод), называется прямым. В этом случае сопротивление перехода n-p мало, диод открыт, через него проходит ток. Включение диода, при котором к области p подсоединен минус источника, а области n –плюс, называется обратным.

В этом случае сопротивление перехода резко возрастает, переход закрыт, ток через переход не проходит. При достижении обратным напряжением некоторого критического значения обратный ток перехода возрастает. Этот режим называется пробоем р - п перехода. Различают два вида пробоя: электрический и тепловой. Электрический пробой бывает обратимым и необратимым. При обратимом электрическом пробое при отключении источника обратного напряжения вентильные свойства (односторонняя проводимость) электронно-дырочного перехода полностью восстанавливается. Тепловой пробой приводит к разрушению кристалла и является аварийным режимом.

Выпрямительными называю полупроводниковый диод, предназначенный для преобразования переменного тока в постоянный. Принцип работы выпрямительного диода основан на выпрямительном свойстве р-п перехода. В зависимости от максимально допустимого среднего значения прямого тока диоды делятся на диоды малой (300 мА), средней (300мА – 10А) и большой мощности (10А – 1000 А). Конструктивно выпрямительный диод выполнен в металлическом герметическом сварном корпусе.

Очень часто требуемые допустимые выпрямленный ток и максимальное обратное напряжение превышают номинальные значения параметров существующих выпрямительных диодов. В этих случаях задача решается соответственно параллельным и последовательным соединением диодов. Последовательное включение выпрямительных диодов делается тогда, когда необходимо увеличить суммарное допустимое обратное напряжение, прикладываемое к каждому из них.

Параллельное включение выпрямительных диодов делается для увеличения допустимых значений выпрямленных токов. Кроме рассмотренных выпрямительных диодов промышленность выпускает другие типы: высокочастотные и сверх высокочастотные – применяются в качестве выпрямительных на больших и сверхбольших частотах; импульсные – предназначенные для работы в импульсном режиме; варикапы – для использования зависимости емкости р - п перехода от обратного напряжения (регулируемые емкости); стабилитроны и стабистоны – для стабилизации напряжения; туннельные – для генерации и усиления электрических сигналов сверхвысокой частоты; обращенные – для выпрямления сигналов сверхвысокой частоты; модуляторные – для модуляции высокочастотного сигнала и др.

 

ОПИСАНИЕ РАБОТЫ:

1.Собрать схему опыта в соответствии с рисунком 1 для снятия прямой ветви ВАХ диода. Подключить схему к источнику постоянного напряжения, изменяя прямое напряжение от 0 до 1 вольта, производить замеры тока диода. Результат замера занести в таблицу №1. По данным таблицы № 1 построить прямую ветвь ВАХ исследуемого диода.

рис.1 рис.2

Оборудование:

VD1 – исследуемый диод;

G1 – источник постоянного напряжения;

R1 – потенциометр (делитель напряжения);

pV1 – вольтметр постоянного тока, 0-15 В;

pA1 – амперметр постоянного тока, 0- 50 мА;

Прямая ветвь ВАХтабл.№1

U пр. В		0,2	0,4	0,6	0,8	1,0
I пр. mA

2. Собрать схему опыта в соответствии с рисунком 2 для снятия обратной ветви ВАХ диода. Подключить схему к источнику постоянного напряжения, изменяя обратное напряжение от 0 до 25 вольт, производить замеры обратного тока диода. Результат замера занести в таблицу № 2. По данным таблицы № 2 построить обратную ветвь ВАХ исследуемого диода.

Обратная ветвь ВАХтабл. № 2

U обр. В

I обр. mA

3. По графику ВАХ исследуемого диода рассчитать для характерной точки статическое сопротивление диода.

RстF = Uпр / I пр R стR = Uоб / Iоб

4. Составить отчет по лабораторной работе, в котором указать свойства исследуемого диода.

 

Контрольные вопросы к лабораторной работе № 9

1. Что называется дрейфовым током?

2. Что называется инжекцией?

3. Почему обратный ток через р-п переход намного меньше прямого тока

4. какие носители заряда размножаются ударной ионизацией атомов:

1. основные

2. не основные

 

1. тепловой

2. электрический

3. и тот и другой

5. Какой пробой опасен для р-п перехода:

 

6. Что называется полупроводниковым диодом?

7. Когда используют параллельное соединение диодов?

8. С какой целью мощные диоды изготовляют в массивных металлических корпусах?

1. для повышения прочности?

2. для лучшего отвода тепла?

3. для повышения противного напряжения?