эбэл 2 диоды анисимов бтс

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра БТС

отчет

по лабораторной работе №2

по дисциплине «Элементная база электроники»

Тема: Полупроводниковые диоды

Студенты гр. 3501	________________	Рябов Я.Р.
	________________	Копачев Д.А.
Преподаватели	________________	Анисимов А.А.
	________________	Касьянова Я.С.

Санкт-Петербург

2025

Цель работы: изучение основных свойств полупроводниковых диодов по их вольт-амперным характеристикам.

Оборудование, используемое в лабораторной работе: САПР Micro-Cap 12, DC Analysis.

Теоретические сведения

Вольт-амперная характеристика (ВАХ) – это зависимость тока в конкретной электрической цепи от напряжения в ней. С помощью данной характеристики достаточно просто описать поведение элемента или микросхемы при протекании через них постоянного тока. Чаще всего данная характеристика применяется для описания нелинейных элементов (у данных элементов есть какая-то реакция на изменение входных параметров). В таблице 1 приведены примеры ВАХ для различных элементов.

Полупроводниковые диоды представляют собой компоненты с одним электронно-дырочным переходом (p-n-переходом). Одним из свойств p-n-перехода является способность изменять свое сопротивление в зависимости от полярности приложенного напряжения.

Вольт-амперная характеристика идеального p-n-перехода описывается следующим уравнением:

(1)

Где I₀ – обратный ток p–n-перехода, А; q – заряд электрона (q = 1,6*10^-19 Кл); K – постоянная Больцмана (k=1,38*10^-23Дж/К); T – температура, К; U – приложенное напряжение, В.

Таблица 1. Пример ВАХ различных элементов

Название	Тип ВАХ
Резистор
Диод

Наличие p-n-перехода позволяет использовать диоды как выпрямители напряжения. Выпрямителями в электротехнике принято называть устройства, позволяющее преобразовывать переменное напряжение в постоянное. На рисунке 1 изображена разница между диодными выпрямителями.

Рисунок 1 – Диодные выпрямители

Классическим двуполупериодными выпрямителем является диодный мост. На рисунке 2 изображена схема диодного моста.

Рисунок 2 – Схема диодного моста

Виды полупроводниковых диодов

Наиболее распространены следующие типы полупроводниковых диодов:

Выпрямительные диоды предназначены для выпрямления переменного тока, т.е. для преобразования переменного напряжения в постоянное.

Импульсные диоды предназначены для работы в высокочастотных и импульсных схемах.

Стабилитроны (диод Зенера) предназначены для стабилизации напряжения, используются в источниках электропитания.

Варикапы – полупроводниковые диоды, предназначенные для работы в качестве конденсатора с управляемой емкостью.

Диоды Шоттки построены на переходе металл-полупроводник.

Фотодиод является обыкновенным полупроводниковым диодом с р-n-переходом, на который оказывает действие оптическое излучение.

Светодиод (LED) представляет собой прибор, в основе которого лежит искусственный полупроводниковый кристаллик.

Обработка результатов

1. Построение ВАХ для зеленого светодиода:

Рисунок 3 – Исследуемая схема.

Рисунок 4 – ВАХ зеленого светодиода, построенная с помощью Two-Wire Current-Voltage Analyzer.

2. Построение ВАХ для диода 1n5818:

Рисунок 5 – Исследуемая схема.

Рис. 6 – ВАХ диода 1n5818, построенная с помощью Two-Wire Current-Voltage Analyzer.

3. Построение ВАХ для диода 1n4148:

Рисунок 7 – Исследуемая схема.

Рисунок 8 – ВАХ диода 1n4148, построенная с помощью Two-Wire Current-Voltage Analyzer.

4. Построение ВАХ для резистора 2.1 кΩ:

Рисунок 9 – Исследуемая схема.

Рисунок 10 – ВАХ резистора 2.1 кΩ, построенная с помощью Two-Wire Current-Voltage Analyzer.

5. Построение ВАХ диода 1n5819 вручную. Данные для построения занесены в протокол наблюдений.

Рис. 11 – Исследуемая схема.

Рис. 12 – ВАХ диода 1n5819, построенная по снятым значениям.

6. Построение ВАХ диода 1n4148 вручную. Данные для построения занесены в протокол наблюдений.

Рисунок 13 – Исследуемая схема.

Рисунок 14 – ВАХ диода 1n4148, построенная по снятым значениям.

7. Построение ВАХ для красного светодиода:

Рисунок 15 – Исследуемая схема.

Рисунок 16 – ВАХ красного светодиода, построенная с помощью Two-Wire Current-Voltage Analyzer.

8. Построение ВАХ диодов с помощью САПР Micro-Cap

Рисунок 17 – Принципиальная схема с диодом.

Рисунок 18 – ВАХ диода 1n4148 полученная с помощью DC analysis.

Рисунок 19 – ВАХ диода 1n5819 полученная с помощью DC analysis.

Вывод: В ходе выполнения лабораторной работы с использованием Two-Wire Current-Voltage Analyzer были получены вольт-амперные характеристики (ВАХ) резистора, зеленого, красного светодиодов и двух диодов. Анализ результатов показал, что резисторы обладают линейной ВАХ. На основании характеристик диодов можно заключить, что диод 1n4148 является стандартным, а диод 1n5819 — диодом Шоттки, так как его напряжение пробоя составляет 0.4 В.