Лабораторная установка
В настоящей работе исследуются селеновый и германиевый выпрямители (диоды).
Селеновый диод, схематический разрез которого представлен на рис. 9.5, состоит из двух различных металлических электродов и тонкого слоя кристаллического селена, заключенного между ними. Слой селена 3 имеет толщину 0,05–0,1 мм. Одним из электродов является железная шайба 1, покрытая слоем никеля 2 (толщиной около 1 мм); она обычно называется контактным электродом. Второй электрод представляет собой тонкий слой 4 (0,06-0,08 мм), например, тройного сплава легкоплавких металлов – кадмия, висмута и олова и называется вентильным электродом. В результате специальной технологии изготовления кадмий из слоя 4 диффундирует в селен, образуя тонкий слой селенистого кадмия, являющегося электронным полупроводником. Селен же имеет дырочную проводимость. Так на границе вентильного электрода и селена возникает р-n-переход – запирающий слой 5 – и диск приобретает выпрямляющее свойство.
Рис. 9.5
Обычно селеновый выпрямитель состоит из многих выпрямляющих элементов (диодов), см. рис. 9.6. В лабораторной установке селеновый выпрямитель собран из 18 диодов (см. на панели).
Рис. 9.6. Селеновый выпрямитель:
1 – контактный электрод выпрямительной пластины; 2 – слой селена; 3 – вентильный электрод выпрямительной пластины; 4 – пружинящая контактная шайба; 5 – металлические шайбы; 6 – изоляционная трубка.
Устройство одного из видов германиевых диодов (диод типа Д7Ж) показано на рис. 9.7. В центре небольшой квадратной таблетки германия n-типа вплавлена капля трехвалентного металла индия, атомы которого, проникая в глубь германия, создают область с проводимостью p-типа и, следовательно, возникает p-n-переход.
Рис. 9.7. Устройство германиевого диода:
1 – контактные выводы; 2 – стеклянный изолятор; 3 – корпус;
4 – верхний токосниматель; 5 – индий; 6 – германий; 7 – нижний токосниматель.
Свойства выпрямителей характеризуют коэффициентом выпрямления , который равен отношению прямого тока Iпр, к обратному Iобр, измеренным при одинаковых по величине прямом и обратном напряжениях:
(9.1)
Лабораторная установка собирается по схеме (рис. 9.8) и состоит из следующих элементов: источника тока, потенциометров (реостатов R1 и R2), исследуемого выпрямителя D, двухпредельного вольтметра с диапазонами 0–1 и 0–10 В, миллиамперметра, ключа К, переключателя П.
Рис. 9.8
Техника безопасности
Перед включением собранной схемы в сеть движки обоих реостатов необходимо установить на минимум снимаемого с них напряжения.
Реостат R1 слишком резко изменяет напряжение, поэтому работать следует в основном с реостатом R2, и только если последнего недостаточно для достижения требуемого напряжения, можно с помощью реостата R1 осторожно увеличить напряжение, подаваемое на реостат R2.
Прежде чем размыкать переключатель П для изменения направления тока в диоде, нужно разомкнуть ключ К или установить реостат R1 на минимум снимаемого с него напряжения, в противном случае вольтметр будет зашкаливать.