Полупроводниковые диоды

Размещено на http://www.allbest.ru/

Лабораторная работа № 1

Полупроводниковые диоды

Цель работы: исследование вольтамперных характеристик полупроводниковых диодов.

Введение

Диод - двухэлектродный полупроводниковый прибор, состоящий из одного p-n перехода. Основная его функция -- это проводить электрический ток в одном направлении, и не пропускать его в обратном. Он представляет собой двухслойный полупроводниковый прибор, в котором один слой является полупроводником p-типа, другой n-типа. Область между слоями называется электронно-дырочным или p-n переходом. Подробное описание работы р-п перехода было приведено в лекции по теме 1.

Вольт-амперная характеристика (ВАХ)p-n перехода описывается выражением:

где I_S- тепловой ток;

V - приложенное напряжение;

V_T - тепловой потенциал или контактная разность потенциалов (для кремниевых диодов она равна 26 мВ, для германиевых 34мВ).

Полупроводниковый диод как прибор объединяет в себе p- n переход и омическое сопротивление p и n областей и омических контактов (выводов r_pr_n)как показано на рисунках выше. На начальном участке ВАХ характеризуется экспоненциальной зависимостью, а далее при достижении порогового значения U_порстановится линейной и определяется величиной сопротивления r₀ = r_p+r_n.

На обратном участке ВАХ при превышении некоторого значения напряжения U_проб образуется состояние пробоя, представляющего собой неконтролируемое лавинообразное нарастание обратного тока. Приводит к выходу диода из строя. Существует несколько видов пробоя: тепловой, лавинный, туннельный.

Выполнение лабораторной работы

1. Выбрать вариант диода из таблицы 1.

2. Синтезировать схему для снятия ВАХ прямой ветви диода в Мультисим 14:

Синтез схемы:

1. Откроем Мультисим 14:

2. Нажмем «Pace >Component>Diodes>Diode> выбор элемента схемы - диода 2N3879>Ок>

>клик правой кнопкой мыши>Rotate 90⁰ clockwise (поворот 90⁰)>клик правой кнопкой мыши

>кликнаProperties>Editpackage>Select from database>Select>Ok>Ok.

Элемент должен окрасится в синий цвет. Это означает, что элемент будет опознан программой моделирования. Это нужно делать со всеми элементами «Basic».Так вносим все элементы в схему. Следующий элемент, например, потенциометр.

Так устанавливаем все элементы схемы. Источник питания - из раздела «Sources». В этом же разделе находится «Ground»

Устанавливаем измерительные приборы: амперметр и вольтметр из этого же списка.

3. В итоге получим:

4. Далее надо соединить все элементы: подвести указатель мыши к месту соединения > клик на левую кнопку>навести на место соединения>клик на левую кнопку. Так соединить все элементы.

5. И запустить схему (моделирование), кликнув левой кнопкой на зеленый треугольник

6. Тогда увидим результат:

7. Передвигая движок потенциометра изменяем подаваемое напряжение питания:

Таким образом, построим ВАХ по точкам.

Таким же образом построим обратную ветвь ВАХ.

На прямой ветви ток должен изменяться в пределах от 0 до 100 мА. Данные измерений занести в таблицу:

Прямая ветвь ВАХ

Рассчитать прямую ветвь ВАХ в соответствии с выражением:

Величина может быть определена по обратной ветви ВАХ при для кремневых диодов (она может составлять величину порядка 10^-9А) и -23 мВ для германиевых.

3. Синтезировать схему для снятия ВАХ обратной ветви диода в Мультисим 14:

На обратной ветви должен быть виден участок пробоя.

Данные измерений занести в таблицу:

Обратная ветвь ВАХ

Содержание отчета

полупроводниковый диод двухэлектродный схема

1. Схемы исследуемых электронных цепей.

2. Графики ВАХ в прямом и обратном направлении. Могут быть построены на отдельных графиках в Wordили MathCad.

3. Определенное путем проведения касательной значение U_пор.

4. Рассчитанное по ВАХ дифференциальное сопротивление диода r = ДU/ДI.

5. Выводы по работе.

Размещено на Allbest.ru