ЛР2 Исследование полупроводниковых диодов

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Инженерная школа неразрушающего контроля и безопасности

Направление: 12.03.04 «Биотехнические системы и технологии»

Обеспечивающее подразделение: Отделение электронной инженерии

ОТЧЕТ

ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №2

дисциплина "Электроника 1.2"

Исследование полупроводниковых диодов

Выполнил:

Студент группы

Проверил:

Канд. тех. наук, доцент ОЭИ ИШНКБ _________________ В.В. Гребенников

Томск - 2020

Цель работы:

Изучение характеристик и параметров диодов – выпрямительного, Шоттки, стабилитрона и светодиода и устройств на их основе.

Предварительное задание

Получить передаточные характеристики диодных ограничителей

Программа работы:

Исследование выпрямительного диода, диода Шоттки, стабилитрона, светодиода. Исследование схем диодных ограничителей.

Ход работы:

1. Исследование выпрямительного диода

а) Снятие прямой ветви ВАХ с помощью мультиметров

Рис.1.1. Схема для исследования выпрямительного диода на постоянном токе

Таблица 1.1. Прямая ВАХ выпрямительного диода

мА	181,6E-12	1,18E-3	15E-3	145E-3	626E-3	1,38	2,25	3,16	5,02	7,8	10,5	20,5	71,3	99,2
мВ	120	240	358	465	533	570	593	609	630	651	664,9	696,7	756,9	773,2

Рис.1.2. Прямая ветвь ВАХ выпрямительного диода

б) Снятие обратной ветви ВАХ с помощью мультиметров

Таблица 1.2. Обратная ВАХ выпрямительного диода

мкА	-1,82E-01	-8,127	-9,1	-10	-11,1	-12,1	-13,1	-14,2	-15,1	-16	-17,1	-18,3	-19.1
В	-1,2E-6	-1,08	-2	-3	-4,1	-5	-6	-7,1	-8	-9	-10,1	-11	-12

Рис.1.4. Обратная ветвь ВАХ выпрямительного диода

в) Определение параметров диода

𝑈𝑎 𝑚𝑎𝑥=777 мВ при 𝐼𝑎 𝑚𝑎𝑥=100 мА;

Пороговое напряжение: 𝑒₀=670 мВ;

Дифференциальное сопротивление:

;

Статическое сопротивление:

Ом;

Статическое сопротивление больше дифференциального сопротивления диода.

г) Снятие ВАХ диода с использованием инструмента IV ANALYZER

Рис.1.6. Прямая ветвь ВАХ выпрямительного диода

Рис.1.7. Обратная ветвь ВАХ выпрямительного диода

д) Снятие ВАХ с помощью осциллографа

Рис.1.8. ВАХ выпрямительного диода

е) Определение параметров диода

𝑈𝑎 𝑚𝑎𝑥=780 мВ при 𝐼𝑎 𝑚𝑎𝑥=100 мА;

Пороговое напряжение: 𝑒₀=670 мВ;

Дифференциальное сопротивление:

;

Статическое сопротивление:

Ом;

Статическое сопротивление больше дифференциального сопротивления диода.

8,1%

Погрешность составила менее 10%. Следовательно, значения верны.

2. Исследование диода Шоттки

а) Снятие прямой ветви ВАХ с помощью мультиметров

Рис.2.1. Схема для исследования диода Шоттки на постоянном токе

Таблица 2.1. Прямая ВАХ диода Шоттки

мА	1,2E-3	257E-3	1	2	3	4	5	5,9	6,9	8,8	10	20	50	100
мВ	7,9E-6	93,9	134,6	154,2	166,5	175,3	182	187,6	192,2	199,6	205,5	225,1	254,6	279

Рис.2.2. Прямая ветвь ВАХ выпрямительного диода и диода Шоттки

б) Снятие обратной ветви ВАХ с помощью мультиметров

Таблица 2.2. Обратная ВАХ диода Шоттки

мкА	-456,9E-6	-11,7	-11,9	-11,92	-11,93	-11,94	-11,94
В	-1,154E-6	-118,8E-3	-238,7E-3	-238,8E-3	-358,8E-3	-6,6	-12

Рис.2.4. Обратная ветвь ВАХ диода Шоттки

в) Определение параметров диода

𝑈𝑎 𝑚𝑎𝑥=240 мВ при 𝐼𝑎 𝑚𝑎𝑥=100 мА;

Пороговое напряжение: 𝑒₀=190 мВ;

Дифференциальное сопротивление:

;

Статическое сопротивление:

Ом;

Статическое сопротивление больше дифференциального сопротивления диода.

г) Снятие ВАХ диода с использованием инструмента IV ANALYZER

Рис.2.6. Прямая ветвь ВАХ диода Шоттки

2.7. Обратная ветвь ВАХ диода Шоттки

3.Иследование стабилитрона

а) Снятие прямой ветви ВАХ с помощью мультиметров

Рис.3.1. Схема для исследования стабилитрона на постоянном токе

Таблица 3.1. Прямая ВАХ стабилитрона

мА	1,2E-12	122,1E-9	247E-9	643E-9	29,4E-6	3,7E-3	47,9E-3	139,3E-3	243,5E-3	463,2E-3	1,6	5	11,2
мВ	1,2E-3	120	240	360	480	597.3	671,7	699,4	713,8	730,6	763,2	794,6	818,5

Рис.3.2. Прямая ветвь ВАХ стабилитрона

б) Снятие обратной ветви ВАХ с помощью мультиметров

Таблица 3.2. Обратная ВАХ стабилитрона

мА	-1,2E-12	-4E-6	-4,3E-6	-6,7E-6	-242,8E-6	-14,1E-3	-614E-3	-3,6	-7,3
В	-1,2E-6	-4	-4,2	-4,3	-4,4	-4,5	-4,6	-4,7	-4,7

Рис.3.4. Обратная ветвь ВАХ стабилитрона

Напряжение стабилизации:

Uст= -4,7 В;

Дифференциальное сопротивление стабилитрона:

.

4.Исследование светодиода

а) Снятие прямой ветви ВАХ с помощью мультиметров

Рис.4.1. Схема для исследования светодиода на постоянном токе

Таблица 4.1. Прямая ВАХ светодиода

мА	1,2E-12	122,1E-9	2,1E-6	598,1E-6	2,7E-3	11,4 E-3	37,6 E-3	89,4 E-3	161,7 E-3	538,4 E-3	3,9	5,1	9,9
В	1,2E-6	120E-3	840E-3	1,3	1,4	1,5	1,6	1,7	1,8	1,9	2	2,02	2,1

Рис.3.2. Прямая ветвь ВАХ светодиода

5. Исследование схем диодных ограничителей

а) Исследование простейшего диодного ограничителя с нулевым пороговым напряжением

Рис.5.1. Схема диодного ограничителя с нулевым пороговым напряжением

Рис.5.2. Сфазированные осциллограммы напряжений входного, выходного, на

диоде и анодного тока

б) Исследование простейшего диодного ограничителя с ненулевым пороговым напряжением

Рис.5.3. Схема диодного ограничителя с ненулевым пороговым напряжением

Рис.5.4. Сфазированные осциллограммы входного и выходного напряжений

Рис.5.5. Передаточная характеристика ограничителя

в) Исследование диодного ограничителя со стабилитронами

Рис.5.6. Схема диодного ограничителя со стабилитронами

Рис.5.7. Сфазированные осциллограммы входного и выходного напряжений

Рис.5.8. Передаточная характеристика ограничителя

Вывод:

В ходе лабораторной работы были рассмотрены и изучены параметры и характеристики выпрямительного диода, диода Шоттки, стабилитрона, светодиода и ограничителей на их основе. Результаты были представлены а виде расчетов, ВАХ, осциллограмм, передаточных харатеристик.