1.1.3. Графики вольт-амперных характеристик прямого тока полупроводниковых диодов. Методы наблюдения вольт-амперных характеристик прямого тока кремниевого полупроводникового диода.

Проведём экспериментальные измерения вольт-амперной характеристики для прямого тока кремниевого диода КД213А при температуре 20 градусов по Цельсию. График характеристики можно наблюдать в обычном масштабе. Ось абсцисс градуируется в Вольтах, ось ординат в Амперах. После построения графика, мы можем заметить, что график имеет вид экспоненты. График вольт-амперной характеристики прямого тока обычно имеет вид, подобный графику на рис. 1.12.

Рис. 1.12. Средняя, обычная вольт-амперная характеристика прямого тока кремниевого полупроводникового диода, измеренная при одной температуре.

Графики экспериментальных измерений построим с помощью точек. График вольт-амперной характеристики прямого тока кремниевого диода КД213А при температуре 20 градусов по Цельсию приведён на рисунке 1.13.

Рис. 1.13. График из точек экспериментальных данных вольт-амперной характеристики прямого тока кремниевого диода КД213А.

При наблюдении экспонент для графиков очень удобен полулогарифмический масштаб. Построим тот же график, предварительно прологарифмировав значения тока. Значения тока перед операцией логарифмирования должны быть выражены в Амперах. Логарифмируем в натуральных логарифмах. Простая программа на компьютере легко с этим справится. Если вольт-амперная характеристика диода является идеальной экспонентой, то её графиком в полулогарифмическом масштабе окажется идеальная прямая. (Уравнение Шокли вольт-амперной характеристики для прямого тока и представляет собой такую прямую.)

На рисунке 1.14. представлен график обычной вольт-амперной характеристики прямого тока для кремниевого диода в полулогарифмическом масштабе. Ось ординат обозначается как

Ln ( Ia/ 1 А ).

Логарифмировать можно только безразмерную величину, а значит, находим сначала отношение тока анода к одному амперу, после чего производим операцию логарифмирования.

Обычно график вольт-амперной характеристики прямого тока в полулогарифмическом масштабе имеет вид, подобный графику на рис. 1.14.

Рис. 1.14. Средняя, обычная вольт-амперная характеристика прямого тока кремниевого полупроводникового диода при одной температуре в полулогарифмическом масштабе.

Построим также на рис. 1.15. график в полулогарифмическом масштабе для точек экспериментальных данных вольт-амперной характеристики прямого тока кремниевого диода КД213А при температуре 20 градусов по Цельсию.

Рис. 1.15. График вольт-амперной характеристики прямого тока кремниевого полупроводникового диода КД 213А при температуре 20 градусов по Цельсию в полулогарифмическом масштабе.

На рисунке 1.15. можно наблюдать, что график имеет изгибы в своей нижней и верхней части. В средней части график похож на прямую линию.

В данной работе поставлена задача экспериментально проверить, верно ли уравнение Шокли, потому прямолинейный участок на данном график необходимо выделить, получить для него математическую модель для дальнейшего сравнения с уравнением Шокли.