Лабораторная работа №2 исследование характеристик и параметров электрических пробоев в электронно-дырочных переходах

1. Цель лабораторной работы

Ознакомиться с физическими основами работы электронно-дырочных переходов, приобрести навыки экспериментального исследования электрических пробоев переходов, исследовать влияние материала полупроводника и температуры окружающей среды на характеристики и параметры пробоев электронно-дырочных переходов.

Лабораторная работа включает в себя следующее:

• самостоятельная подготовка теоретического материала;

• входной тестовый контроль;

• теоретический коллоквиум;

• экспериментальные исследования;

• обработка экспериментальных данных;

• анализ полученных результатов;

• оформление отчета.

При подготовке к занятиям необходимо проработать соответствующие разделы в основных учебниках курса (см. библиографический список). Проверить полноту подготовки можно по вопросам самопроверки.

2. Схемы экспериментальных исследований

При экспериментальных исследованиях электронно-дырочных переходов в режиме электрического пробоя снимаются вольт-амперные характеристики для разных значений рабочих температур. Причем лабораторная установка позволяет исследовать электронно-дырочные переходы с полевым и лавинным пробоем, исследовать прямые и обратные ветви вольт-амперной характеристики. При снятии прямой ветви ВАХ электронно-дырочного перехода (рис. 1) задаются значениями прямого тока и измеряют напряжение на электронно-дырочном переходе, соответствующее заданному значению тока. напряжение регулируется с помощью источника входного напряжения, которое может изменяться в диапазоне от 0 до 5 В.

Рис. 1. Схема лабораторной установки для снятия прямой ветви ВАХ электронно-дырочного перехода

При снятии обратной ветви ВАХ электронно-дырочного перехода, работающего в режиме электрического пробоя, (рис. 2) между источником входного напряжения и стабилитроном включается резистор R_огр, значение которого определяется наибольшим входным напряжениемU_{ВХ МАКС}, максимальным током стабилизацииI_{СТ МАКС}. При проведении экспериментальных исследований необходимо задаваться значениями обратного тока электронно-дырочного перехода, при этом измеряя значения напряжения на переходе.

Рис.2. Схема лабораторной установки для снятия обратной ветви ВАХ перехода, работающего в режиме электрического пробоя

Миллиамперметр (мА) измеряет ток, протекающий через обратносмещенный электронно-дырочный переход, вольтметр (V1) служит для измерения напряжения на переходе, вольтметр(V) - для измерения напряжения, получаемого от источника напряжения, аR_огр.– резистор, величина сопротивления которого определяет исходное положение рабочей точки на вольт-амперной характеристике электронно-дырочного перехода.

3. Лабораторное задание

1. Записать параметры типового режима исследуемых электронно-дырочных переходов, предназначенных для работы в режиме электрического пробоя, (смотри прил. 2,3 или [14-17]).

2. Определить величину сопротивления R_огр.по формуле, где– максимальное значение напряжения, получаемого от источника напряжения;– напряжениестабилизации (справочный параметр);– максимальное значение тока стабилизации (справочный параметр).

3. Собрать схему для снятия прямой ветви ВАХ перехода, для этого использовать источник входного напряжения (см. рис.1).

4. Снять прямую ветвь ВАХ перехода , изменяя прямой ток в пределах от 0 до 50 мА.

5. Собрать схему для снятия обратной ветви вольт-амперной характеристики перехода (см. рис.2). Для этого необходимо подключить к соответствующим гнездам стенда переменный резистор R_огр. и цифровой вольтметр (V1) для измерения напряжения на переходе.

6. Подготовить схему лабораторной установки для работы, для чего установить регулятор переменного резистора R_огр.в положение, соответствующее максимальному значению сопротивления. Включить тумблер питания стенда в положение «сеть» и переключателями «U_вых», «грубо» и «точно» установить напряжение выходного источникаU_вых = 25 В. Плавно уменьшая величину сопротивления R_огр., выставить на миллиамперметре значение исследуемого электронно-дырочного перехода. Цифровым прибором типа В7-20 измерить величину сопротивленияR_огр.

7. Снять зависимость при комнатной температуре. При снятии обратной ветви вольт-амперной характеристики перехода, работающего в режиме электрического пробоя, удобнее задавать ток через переход и отмечать при этом напряжение на переходе. Ток перехода следует изменять в пределах от 0 до. Результаты измерения свести в таблицу 1.

Таблица 1

Пример оформления экспериментальных данных

, мА	0,06	0,1	0,3	1	3	10	15	20	25
, В Т1=20С
, В Т2=70С

8. Исследуемый переход поместить в термостат, предварительно разогретый до температуры 70С. Через 5 минут повторить пункты 3,4,5 и 7.

9. Заменить один исследуемый электронно-дырочный переход на другой переход. Повторить пункты с 1 по 8.