ЛАбЫ_ГРЯЗНОВ_ЛЭТИ / 6 / Документ Microsoft Word

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра электронных приборов и устройств

отчет

по лабораторной работе №6

по дисциплине «Компоненты электронной техники»

тЕМА: Исследование характеристик диодов

Студенты гр. 3291 _________________ Чупаков В. В.

_________________ Зархидзе С.Д. .

Преподаватель _________________ Грязнов А.Ю.

Санкт-Петербург

2025

Цель работы: ознакомление с функцией выпрямительного диода, диода Шоттки и стабилитрона, а также исследование их характеристик.

ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Полупроводниковыми диодами называются двухэлектродные приборы c односторонней проводимостью тока. Односторонняя проводимость обуславливается наличием p-n-перехода или перехода металл–полупроводник. Различия ВАХ диода с p-n-переходом и диода Шоттки с переходом металл – полупроводник представлены на рисунке 1.1.

Рис. 1.1. ВАХ диодов

Сравнивая ВАХ выпрямительного диода на p-n-переходе и диода Шоттки можно сделать следующие выводы: прямое падение напряжения на диоде Шоттки меньше в 2,5 – 3 раза, чем на диоде с p-n -переходом при одном и том же прямом токе; напряжение открытия диода Шоттки близко к 0, а у диода с p-n -переходом составляет десятые доли вольт, поэтому они не пригодны для выпрямления слабых сигналов; обратный ток диода с p-n -переходом меньше обратного тока диода Шоттки при одинаковых обратных напряжениях.

На работу полупроводникового диода значительное влияние оказывает частота протекающего через него тока. Это связано с наличием паразитной емкости и инерционностью диода.

Емкость p-n-перехода складывается из двух частей: барьерной емкости С_бар и диффузионной емкости С_диф.

Существование барьерной емкости обусловлено ионами примесей в p-n-переходе. При этом p- и n-области можно рассматривать, как заряженные обкладки конденсатора, где диэлектриком выступает обедненный слой. Размер данной емкости зависит от площади p-n-перехода, концентрации носителей заряда, диэлектрической проницаемости материала полупроводника и приложенной разности потенциалов.

Диффузионная емкость связана с изменением количества неравновесных носителей заряда в p-и n-областях. Диффузионная емкость характеризует инерционность движения неравновесных зарядов. Размер этой емкости пропорционален времени жизни неосновных носителей заряда и зависит также от других факторов. При работе диода в цепи переменного тока барьерная и диффузионная емкости шунтируют p-n-переход, что особенно сильно сказывается на высоких частотах.

Чтобы диод перешел из открытого состояния в закрытое, необходимо некоторое время. Если диод открыт, то через p-n-переход протекает прямой ток, обусловленный перемещением основных носителей заряда. В том случае, если мгновенно изменить полярность напряжения, то основные носители зарядов, не успевшие рекомбинировать, будут перемещаться в обратном направлении. Поэтому после смены полярности напряжения через диод в течение некоторого времени будет протекать ток. Таким образом, с увеличением частоты выпрямительные свойства полупроводниковых диодов ухудшаются.

Основным параметром, определяющим частотные свойства диода, является граничная рабочая частота fгр, при которой сила выпрямленного тока уменьшается на 30 % относительно номинального значения, измеренного на низкой частоте. Одним из преимуществ диодов Шоттки является возможность использования их на значительно более высоких рабочих частотах. Это связано с тем, что в диодах Шоттки неосновные носители не используются. В связи с этим пропадает проблема накопления заряда.

Разновидностью полупроводникового диода является стабилитрон – диод, предназначенный для стабилизации напряжения в источниках питания. По сравнению с обычными диодами он имеет достаточно низкое регламенти-рованное напряжение пробоя (при обратном включении) и может поддер-живать это напряжение на постоянном уровне при значительном измене-нии силы обратного тока.

Тогда, если параллельно стабилитрону подключить нагрузку, напряжение на ней тоже не будет изменяться. Стабилитрон характеризуется следующими основными параметрами: минимальный и максимальный токи стабилизации, напряжение стабилизации при заданном токе стабилизации, температурный коэффициент напряжения стабилизации. На рис. 1.2. показана ВАХ стабилитрона, где Uстаб – напряжение стабилизации.

Рис. 1.2. ВАХ стабилитрона

Обработка результатов

1. Построим графики вольтамперных характеристик диодов 1N4007 и 1N5819 и создадим таблицы 1.1 и 1.2 с экспериментальными данными вольтамперных характеристик:

Таблица 1.1

Исследование вольтамперной характеристики диода 1N4007

I, мА	1	2	5	10	15	20	25	30
U, В	0,58	0,608	0,651	0,685	0,704	0,72	0,731	0,74

Рис.1.3 ­­– ВАХ диода 1N4007

Таблица 1.2

Исследование вольтамперной характеристики диода 1N5819

I, мА	1	2	5	10	15	20	25	30
U, В	0,206	0,226	0,253	0,275	0,29	0,302	0,312	0,321

Рис.1.4 ­­– ВАХ диода 1N5819

2. Построим осциллограммы сигналов для диодов 1N4007 и 1N5819

2.1 Для диода 1N4007:

Рис.1.5 – Осциллограмма диода 1N4007 при 50 Гц

Рис.1.6 – Осциллограмма диода 1N4007 при 10000 Гц

Рис.1.7 – Осциллограмма диода 1N4007 при 100000 Гц

2.2 Для диода 1N5819:

Рис.1.8 – Осциллограмма диода 1N5819 при 50 Гц

Рис.1.9 – Осциллограмма диода 1N5819 при 50000 Гц

Рис.1.10 – Осциллограмма диода 1N5819 при 100000 Гц

3. Вычислим токи, протекающие через стабилитрон при различных напряжениях, занесём их в таблицу 1.3 и построим его ВАХ:

Ток протекающий через стабилитрон найдём по закону Ома:

I = (1.1)

где = 620 [Ом]

Пример вычисления для 0,2 [В]:

I =

Таблица 1.3

Исследование вольтамперной характеристики стабилитрона

Напряжение U, В	0	1	2	3,81	4,17	4,42	4,86	4,98
Напряжение на R1 U, В	0	0	0	0,2	0,5	1	5	10
Ток I, мА	0	0	0	0,32	0,81	1,61	8,06	16,13

Рис.1.11 ­­– ВАХ стабилитрона

Вывод: В ходе проведения лабораторной работы была получена зависимость напряжения диодов от тока в цепи, также были получены осциллограммы диодов на различных частотах и найдена зависимость напряжения стабилитрона от тока косвенным методом.

В ходе обработки были получены ВАХ диодов и стабилитрона.

Исследования ВАХ диодов показали, что:

1) С увеличением тока в цепи плыли мы по морю ветер мачту рвал, капитан залупа с корабля сбежал, я стоял на лодке и держал весло, чем-то уебало и меня снесло.

2) Напряжение на диоде 1N5819 примерно в 2 раза меньше, чем на диоде 1N4007.

Анализ осциллограмм показал, что:

1) На низких же частотах, я плыву по морю что аж хуй промок, пока ебался жопой о какой-то островок, на острове безумья нету ни души, хоть садись на камень и яйцо чеши.

При исследовании ВАХ стабилитрона косвенным методом оказалось, что при напряжении на R1 равном 5В достигается напряжение стабилизации.

10