Лабораторна робота № 2
Завдання
Тема: Дослідження напівпровідникових діодів.
Мета: Дослідити вольт-амперні характеристики напівпровідникових діодів.
Короткі теоретичні відомості
Діод — електронний прилад з двома електродами, що пропускає електричний струм лише в одному напрямі. Застосовується у радіотехніці, електроніці, енергетиці та в інших галузях, переважно для випрямляння змінного електричного струму, детектування, перетворення та помноження частоти, а також для переключення електричних кіл. Напівпровідниковий діод — використовує ректифікаційні властивості p-n переходу, тобто пропускання струму лише в одному напрямку.
Діоди виготовляють з кремнію, германію, селену, та інших напівпровідників.
Напівпровіднико́вий діод — це напівпровідниковий прилад з одним випрямним електричним переходом і двома зовнішніми виводами.
Випрямним електричним переходом, в напівпровідникових діодах, може бути електронно-дірковий перехід, гіперперехід або контакт метал-напівпровідник.
Випрямний перехід, окрім ефекту випрямлення, має й інші властивості, що використовуються для створення різних видів напівпровідникових діодів: випрямних діодів, стабілітронів, лавинно-пролітних діодів, тунельних діодів, варикапів та інших. Тому напівпровідникові діоди поділяють: на випрямні, високочастотні та надвисокочастотні, імпульсні, опірні (стабілітрони), чотиришарові перемикаючі, фотодіоди, світлодіоди, тунельні діоди та інші.
Загалом, механізм односторонньої провідності у діодів однаковий, проте для його створення можна використовувати не лише виключно напівпровідники, а й метали.
Розглянемо способи утворення p-n переходу в діоді. Цей перехід не вдається одержати механічним з'єднанням напівпровідників, бо відстань між p і n областями має бути не більшою від міжатомних відстаней. Тому основними методами одержання p-n переходів є сплавлення і дифузія.
Розглянемо германієвий діод з n-електропровідністю. При високій температурі в нього вплавляють індій, внаслідок чого утворюється ділянка з р-електропровідністю. На межі цих ділянок утворюється p-n перехід.
Хід роботи
скласти електронну схему, як зображено на рисунку 3.1. До складу схеми входить: джерело живлення, діод, та амперметр.
за варіантом з таблиці 3.1 встановити почергово п’ять різних діодів в дану схему та записати отримані значення сили струму при заданих значеннях напруги (від 1 до 12 В). Скласти таблицю вимірів для кожного діода;
Таблиця 3.1 – Типи напівпровідникових діодів за варіантом завдання
№ варіанту |
0, 1 |
2, 3 |
4, 5 |
6, 7 |
8, 9 |
Типи діодів |
BAS20LT1G BAV99LT3 BAW56TT1G BAV74LT1 NSD16F3T5G |
MMBD914LT1G BAV70LT1G BAV99LT1G BAW56LT3G NSD914F3T5G |
BAV99LT3 MMBD7000LT3G NSD16F3T5G BAV70LT1G BAV70LT1 |
MMBD7000LT3G NSD914F3T5G BAV99LT3 BAW56LT1G BAV99LT3 |
BAV70LT1G NSD914F3T5G BAS20LT1G BAV74LT1 BAW56LT1G |
на одному графіку побудувати повні ВАХ для кожного з використаних діодів;
Рисунок 3.1 – Електричне коло з прямим включенням діоду
2) отримати дані для «зворотного включення». Для цього скласти схему, аналогічну до першої (рисунок 3.1), але положення катоду та аноду діода замінити на протилежне згідно рисунку 3.2. Провести другу та третю процедури, аналогічні колу з прямим включенням для кола зі зворотнім включенням;
Рисунок 3.2 – Електричне коло зі зворотнім включенням діоду
Таблиця 3.2 – Результати вимірювань при прямому/зворотньому включеннях.
Тип діоду |
VD1 |
VD2 |
VD3 |
VD4 |
VD5 |
|||||
Результати вимірювань |
U, В |
I, мА |
U, В |
I, мА |
U, В |
I, мА |
U, В |
I, мА |
U, В |
I, мА |
1 |
|
1 |
|
1 |
|
1 |
|
1 |
|
|
2 |
|
2 |
|
2 |
|
2 |
|
2 |
|
|
3 |
|
3 |
|
3 |
|
3 |
|
3 |
|
|
… |
|
… |
|
… |
|
… |
|
… |
|
|
12 |
|
12 |
|
12 |
|
12 |
|
12 |
|
|
Рисунок 3.1 – Приклад повної ВАХ діода.
3) зробити висновок щодо виконаної роботи.