Файл: Лабораторная работа 1 Полупроводниковые приборы Цель работы.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 15.03.2024
Просмотров: 10
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Лабораторная работа №1
Полупроводниковые приборы
Цель работы
Исследование характеристик германиевого и кремниевого диодов, изучение методики измерения характеристик и расчет параметров математической модели диода по характеристикам.
Порядок выполнения работы
-
Построение прямых ветвей ВАХ диодов VD1 и VD2.
Схема для снятия характеристики (диоды включены в прямом направлении):
Диод VD1 – Д220 (кремниевый); диод VD2 – Д310 (германиевый).
При снятии начального участка прямой ветви ВАХ (токи менее 150 мкА) последовательно с диодом включен резистор 100 кОм. Последовательно были установлены токи диода 50 мкА, 100 мкА; 500 мкА, 1 мА, 2 мА, 5 мА, 7 мА, 10 мА и измерены соответствующие им напряжения на диоде. Для получения токов 500 мкА и более резистор 100 кОм был заменен на 620 Ом. Полученные данные приведены в таблице 1.
Таблица 1
Данные для построения прямых ветвей ВАХ диодов VD1 и VD2.
| I, мА | U (VD1), В | U (VD2), В |
| 0,05 | 0,44 | 0,1 |
| 0,1 | 0,47 | 0,12 |
| 0,5 | 0,54 | 0,17 |
| 1 | 0,58 | 0,19 |
| 2 | 0,63 | 0,21 |
| 5 | 0,72 | 0,24 |
| 7 | 0,76 | 0,25 |
| 10 | 0,80 | 0,26 |
Графики прямых ветвей ВАХ диодов VD1 и VD2:
Рис. 1. Графики прямых ветвей ВАХ VD1 и VD2.
-
Построение обратных ветвей ВАХ диодов VD1 и VD2.
Схема для снятия характеристики (диоды включены в обратном направлении):
Последовательно с диодом включен резистор 100 кОм.
Последовательно были установлены напряжения на диоде 0,5 В, 1 В, 2 В, 5 В, 7 В, 10 В и измерены соответствующие им токи диода.
Полученные данные приведены в таблице 2.
Таблица 2
Данные для построения обратных ветвей ВАХ диодов VD1 и VD2
| U, В | I (VD1), мкА | I (VD2), мкА |
| 0,5 | - | 2,10 |
| 1 | - | 2,30 |
| 2 | - | 2,59 |
| 5 | - | 3,18 |
| 7 | - | 3,50 |
| 10 | - | 3,96 |
Вследствие малости токов при обратном включении VD1 амперметр М3900 не позволяет измерить нужные значения.
График обратной ветви диода VD2:
Рис. 2. График обратной ветви ВАХ для VD2.
-
Построение обратной ветви ВАХ стабилитрона VD3.
Стабилитрон VD3 – КС139А – стабилитрон общего назначения кремниевый сплавной.
Последовательно со стабилитроном включен резистор 620 Ом.
Медленно увеличивая выходное напряжение источника питания, добиться увеличения обратного тока стабилитрона до 0,5 мА (стабилитрон входит в режим электрического пробоя) и измерить напряжение на стабилитроне. Далее, изменяя выходное напряжение источника питания, последовательно устанавливать токи стабилитрона 1 мА, 2 мА, 5 мА, 7 мА, 10 мА и измерять соответствующие им напряжения на стабилитроне.
Полученные данные приведены в таблице 3.
Таблица 3
Данные для построения обратной ветви ВАХ стабилитрона VD3.
| I (VD3), мА | U (VD3), В |
| 0,5 | 2,45 |
| 1 | 2,70 |
| 2 | 2,97 |
| 5 | 3,38 |
| 7 | 3,55 |
| 10 | 3,73 |
График обратной ветви ВАХ стабилитрона:
Рис. 3. График обратной ветви ВАХ стабилитрона VD
3.
Обработка экспериментальных данных
1. По измеренным ВАХ определить:
1) сопротивление по постоянному току и дифференциальное сопротивление диодов VD1и VD2 в прямом включении для Iпр= 5 мА;
А) Для диода VD1
Для определения дифференциального сопротивления в точке Iпр= 5 мА строим касательную к графику.
Б) Для диода VD2
Для определения дифференциального сопротивления в точке Iпр=5 мА строим касательную к графику.
2) сопротивление по постоянному току и дифференциальное сопротивление диодов VD1 и VD2 в обратном включении для Uобр= 5 В;
Для диода VD2
3) дифференциальное сопротивление стабилитрона при токах стабилизации 2 мА и 7 мА.
А) Для тока стабилизации 2 мА
Б) Для тока стабилизации 7 мА
Выводы:
1. По прямой ветви ВАХ: ток на p-n-переходе при росте напряжения увеличивается, потому что для идеального p-n-перехода имеет место следующая зависимость тока i от напряжения u:
, где is – ток насыщения. При увеличении напряжения увеличивается и ток. Чем меньше ток is, тем больше напряжение u при заданном прямом токе. Так как ток насыщения у германиевых переходов (VD2) больше, чем у кремниевых (VD1), то ток будет увеличиваться быстрее при подключении германиевых диодов (рис.1).2. По обратной ветви ВАХ: для диода VD2: при увеличении напряжения увеличивается и ток на p-n-переходе (рис.2); для диода VD1: вследствие малости токов амперметр М3900 не позволяет измерить значения.
3. По стабилитрону: на обратной ветви ВАХ для стабилитрона (рис.3) наблюдается явление пробоя p-n-перехода, используемое для стабилизации напряжения. Из графика видно, что в области пробоя незначительные изменения обратного напряжения приводят к резким изменениям величины обратного тока.