Короткі теоретичні відомості
Напівпровідниковим діодом називається прилад з двома виводами, який містить один електронно-дірковий перехід. Найбільше застосування отримали германієві та кремнієві напівпровідникові діоди, а також діоди, виготовлені на основі арсеніду галію. В напівпровідникових діодах використовується властивість переходу добре проводити електричний струм в одному напрямку та погано пропускати його в протилежному напрямку. Ці струми та напруги, які відповідають їм, називають прямими та зворотними струмами, прямою та зворотною напругою.
Залежно від способу отримання електронно-діркових переходів напівпровідникові діоди поділяються на точкові та площинні. За призначенням напівпровідникові поділяються на:
випрямні діоди малої, середньої та великої потужності, призначених для випрямлення змінного струму;
стабілітрони, призначених для стабілізації напруги;
варікапи (ємність переходу яких змінюється під дією прикладеної напруги);
тунельні діоди, які мають на вольт амперній характеристиці ділянку з від’ємним опором;
швидкодіючі імпульсні діоди, призначені для роботи в схемах з імпульсами мікросекундного та наносекундного діапазона;
фотодіоди, які реагують на світлове випромінювання.
В даній лабораторній роботі досліджуються випрямний діод і стабілітрон. Вольт-амперні характеристики (ВАХ) напівпровідникових діодів та їх умовні графічні позначення наведені на рис.1.1.
Робота випрямного діода базується на властивості переходу пропускати струм тільки в одному напрямку. Основною характеристикою випрямних діодів є ВАХ (рис.1.1, а). Основні параметри випрямних діодів:
а б
Рис.1.1. Вольт-амперні характеристики:
а – випрямного діода; б – стабілітрона
1.
Середній
прямий струм
– середнє за період значення прямого
струму.
2.
Максимально
допустимий середній прямий струм
.
3.
Середня
пряма напруга
– середнє за період значення прямої
напруги на діоді при заданому значенні
прямого струму.
4.
Постійна
зворотна напруга
– значення постійної напруги, яка
прикладена до діода в зворотному
напрямку.
5.
Максимальна
допустима постійна зворотна напруга
.
6.
Середній
зворотний струм
– середнє за період значення зворотного
струму.
Нормальним режимом роботи стабілітронів є робота при зворотній напрузі, що відповідає зворотному електричному пробою . ВАХ стабілітрона (рис.1.1, б) у прямому напрямку практично не відрізняється від випрямного діода. У зворотному напрямку ВАХ має вигляд прямої вертикальної лінії, яка проходить майже паралельно вісі струмів. Тому при зміні в широких межах стуму падіння напруги на стабілітроні практично не змінюються. Ця властивість кремнієвих діодів дозволяє використовувати їх в якості стабілізаторів напруги.
Основні параметри стабілітронів:
1.
Напруга
стабілізації
– падіння напруги на стабілітроні в
області стабілізації при номінальному
значенні струму.
2.
Мінімальний
струм стабілізації
– значення струму через стабілітрон,
при якому виникає стійкий електричний
пробій.
3.
Максимальний
струм стабілізації
– найбільше значення струму через
стабілітрон, при якому потужність, яка
розсіюється на стабілітроні, не перевищує
допустимого значення.
4.
Диференціальний
опір
– відношення приросту напруги на
стабілітроні до приросту струму в режимі
стабілізації та характеризує ступінь
стабільності напруги стабілізації при
зміні струмі пробою 
.
5.
Максимальний
потужність розсіювання
– найбільша потужність, яка виділяється
на
переході, при якій не виникає тепловий
пробій переходу.
6.
Температурний
коефіцієнт напруги стабілізації
– відношення відносної зміни напруги
стабілізації до абсолютної зміні
температури навколишнього середовища:
.