МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра МИТ


отчет

по лабораторной работе № 1

по дисциплине «Основы электроники и радиоматериалы»

Тема: СТАТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ДИОДОВ. ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА ВОЛЬТАМПЕРНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДИОДОВ

Студенты гр. 1104		Кадол Г.Ю.
Преподаватель		Фантиков В.С.

Санкт-Петербург

2023
Цель работы:

Провести анализ прямой ветви вольт-амперных характеристик трех диодов, включенных в электрическую цепь.

Указания преподавателя:

Пункт 1.2 I1=2,5 мА, I2=6 мА

Пункт 1.3 I=6 мА

Пункт 1.4 I=3 мА
Основные теоретические положения.

На рисунке 1.1 представлено схематическое изображение структуры p-n-перехода (а) и его вольт-амперная характеристика (б). Обратный ток перехода I₀ для кремниевых p-n-переходов составляет
обычно доли или единицы миллиампер, для германиевых - микроампер.



Рисунок 1.1 - Схематическое изображение структуры p-n-перехода (а) и его вольт-амперная характеристика (б)

Выражение для прямого тока I через переход представляют в виде



где V - прямое напряжение на переходе; φ0 ≈ 25 мВ – температурный потенциал при 20 ºС. Если обратное напряжение, приложенное к p-n-переходу, превосходит некоторое предельное значение, то возникает пробой перехода.

---

Построение и анализ прямой ветви
Диоды D₁ (кремниевый, модель 1N4148), D₂ (германиевый, модель 10TQ045_IR) и D₃ (диод Шотки, модель 1N5819) через токоограничивающие резисторы R₁ = 2000 Ом, R₂ = 2000 Ом, R₃ = 2000 Ом подключены к источнику напряжения V1 с номиналом в 20 В в прямом направлении (p слой – к «плюсу», n-слой – к «минусу» источника). При напряжении на диоде, компенсирующем контактную разность потенциалов, через p–n-переход проходит прямой ток.




Рис.1 Общая схема цепи
Пункт 1.2

Перейдем в режим анализа ВАХ диодов по постоянному току.

Таблица №1

Диод	Left			Right				, мВ
	I1, мА	V1, мВ	r1, Ом		I2, мА	V2, мВ	r2, Ом
D1	2,5	664,1	115.1		6	690,4	172.6	677,25
D2		260,7				283,2
D3		169,6	67.84			195,2	32.53	182.4

I, мА



V, мВ


Рисунок 2.1 – Зависимость I(D1) от V(D1) для кремниевого диода

---

I, мА


V, мВ


Рисунок 2.2 – Зависимость I(D2) от V(D2) для германиевого диода


V, мВ

I, мА


Рисунок 2.3 – Зависимость I(D3) от V(D3) для диода Шотки
Обработка результатов

Расчет изменения сопротивления кремневого диода D1.

Ом

Ом

мВ

Расчет изменения сопротивления германиевого диода D2.

Ом

Ом

мВ

Расчет изменения сопротивления диода Шотки.

Ом

Ом

мВ

Вывод: из ВАХ следует, что кремневые диоды имеют максимальную величину прямого напряжения, германиевые диоды имеют среднюю величину прямого напряжения, а диод Шотки – низкую величину прямого напряжения.
Пункт 1.3

I=6 мА



Рис. 3 - График ВАХ диода, по вертикальной оси откладывается I, по горизонтальной V.

В схеме на рисунке 1.2 определим необходимое напряжение источникаV1 для обеспечения в цепи, состоящей из элементов R1 и D1, тока, заданного преподавателем, используя совместные ВАХ диода и резистора.

На графике ВАХ диода отмечается точка 1 с заданным током I1 и определяется соответствующее падение напряжения на диоде V1(D) (рис. 1.5). Затем рассчитывается падение напряжения на резисторе V1(R) при заданном токе I1 (V1(R) = I1R1) и откладывается по оси напряжений от точки V1(D). Полученная сумма V1(1) = V1(D) + V1(R)

---

определяет напряжение, создающее заданный ток в цепи.

Обработка результатов

Все дальнейшие значения для расчётов берутся из Таблица 1 для D1 – кремниевого диода, а значения сопротивлений из расчётов приведенных ниже Таблицы 1, также для кремниевого диода.

690,4мВ

мВ

мВ

Вывод: В данном пункте было определенно необходимое напряжения источника для обеспечения цепи из резистора и диода, током заданным преподавателем V1=12690.4 мВ.

Пункт 1.4

Построим семейство ВАХ каждого диода в зависимости от температуры (рисунок 1.5) , используя схему, изображенную на рисунке 1.2, где I - постоянный ток, заданный преподавателем, V- напряжение на диоде с изменением температуры T. И данные снятый с графика занесем в соответствующую таблицу.




I, мА
Рис. 4 схемы цепей для ВАХ

V,мВ

Т=60

Т=100


Рис. 4.1 Графики зависимости токов и напряжений кремниевого диода I(D), V(D) от температуры T, при постоянном токе, I(D) = 3 мA.

Таблица 2. Зависимость напряжения кремниевого диода от температуры при I = const

Т,	I, мА	V, мВ
100	3	522.6
60		594.6
20		665.9

---

Обработка результатов эксперимента

Исходя из снятых значений с рисунка 1.5 и в последствии занесенных их в таблицу 2, выполним расчет изменения напряжения на диоде с изменением температуры на 1⁰C, данные расчёты представлены ниже

1) ∆V₁ ⁄∆T₁=665.9/20=33,295 мВ

2) ∆V₂ ⁄∆T₂=594.6/60=9.91 мВ

3) ∆V₃ ⁄∆T₃=522.6/100=5,226 мВ

Вывод: Из расчетов следует, что при увеличении температуры и неизменном токе через диод приводит к уменьшению падения напряжения на диоде, в нашем случае на кремниевом.

Вывод по лабораторной работе: В данной работе была построена цепь с тремя диодами (кремниевым, германиевым и диодом Шотки). Были построены вольт-амперные характеристики диодов. Из ВАХ следует, , что кремневые диоды имеют максимальную величину прямого напряжения, германиевые диоды имеют среднюю величину прямого напряжения, а диод Шотки – низкую величину прямого напряжения. Так же была построена ВАХ для кремниевого диода зависящая от температуры, из этого сделав вывод, что при увеличении температуры напряжение на диоде падает при постоянном токе.

---

Смотрите также файлы

• Проектный продукт сборник.docx

• азастан республикасы ылым жне жоары білім министрлігі кеа А. Байтрсынов атындаЫ останай ірлік университеті.docx

• Бекітемін ыса мерзімді саба жоспары Сабаты таырыбы.docx

• Решение Определим, является ли система статически определимой w 3Д 2ш с.docx

• Цель работы Изучение направленные свойстварупорной антенны диаграмму направленности и коэффициент усиления. Лабораторное задание.docx