МИНОБРНАУКИ РОССИИ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

«ЛЭТИ» ИМ. В.И. УЛЬЯНОВА (ЛЕНИНА)

Кафедра МИТ

ОТЧЕТ

по лабораторной работе № 1

по дисциплине «ОЭиРМ»

ТЕМА: «СТАТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ДИОДОВ. ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ

НА ВОЛЬТ-АМПЕРНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДИОДОВ»

Студенты гр. фыв		фыв фыв
Преподаватель доцент кафедры МИТ		фыв

Санкт-Петербург

фыв

Цель работы:

Необходимо провести анализ прямой ветви вольт-амперных характеристик трех диодов, включенных в электрическую цепь, изучить статистические характеристики полупроводниковых диодов и рассмотреть влияние температуры на вольт-амперные характеристики диодов.

Краткие теоретические сведения:

Полупроводниковый диод функционирует благодаря свойствам p-n перехода. В чистом полупроводнике электроны и дырки возникают одновременно и в равных количествах.

Легирование полупроводника донорными примесями приводит к избытку свободных электронов (n-тип), так как слабосвязанные валентные электроны доноров легко переходят в зону проводимости. В свою очередь, добавление акцепторных примесей создает избыток дырок (p-тип). Акцепторы захватывают электроны из решетки полупроводника, образуя неподвижные отрицательные ионы и генерируя дырки.

На границе p- и n-областей происходит диффузия носителей заряда: электроны из n-области перемещаются в p-область, где рекомбинируют с дырками, и наоборот. Этот процесс создает область пространственного заряда (ОПЗ), обедненную подвижными носителями, и формирует контактную разность потенциалов (барьер Шоттки). Данный потенциальный барьер препятствует дальнейшей диффузии, поддерживая равновесие.

Для протекания тока через p-n переход необходимо приложить внешнее напряжение. При подаче прямого напряжения (плюс к p-области, минус к n-области) внешний электрическое поле уменьшает ширину ОПЗ и высоту потенциального барьера. Когда прямое напряжение превышает контактную разность потенциалов, происходит инжекция носителей заряда через переход, приводящая к экспоненциальному увеличению прямого тока. Это явление лежит в основе выпрямляющих свойств диода.

Построение прямой ветви вольтамперных характеристик (вах)

Выполняется при использовании схемы, представленной на рисунке 1 Диоды D₁ - кремниевый, модель 1N4148, D₂ - германиевый, модель 10TQ045_IR и D₃- диод Шотки, модель 1N5819, через токоограничивающие резисторы R₁=1kОм, R₂ =1kОм, R₃=1kОм подключены к источнику напряжения V1- 10В, в прямом направлении.

Статические характеристики полупроводниковых диодов. Влияние температуры на ВАХ диодов.								Лаб 1
	У всех :	D1 модель 1N4148	D2 модель 10TQ045_IR			D3 модель 1N5819
Вариант	Группа фыв	Пункт 1.1. и 1.2.				Пункт 1.3.
	Фамилия Имя	V1 (B)	R1,R2,R3 (Ком)	I1 (мА)	I2 (мА)	Тmin (°С)	Тmax (°С)		шаг ∆Т (°С)
3	фыв	10	1	4	9	40	160		40

Рис. 1 Общая схема цепи Схема исследуемой цепи.

Перейдем в режим анализа ВАХ диодов по постоянному току.

На трёх графиках, приведенных ниже все горизонтальные оси, отвечают за значение V(D1), V(D2), V(D3) соответственно сверху вниз, а вертикальные оси - значения токов, протекающих через диоды, которые представлены на Рис. 1. (I(D1), I(D2), I(D3)). Все значения токов приведены в мA, а напряжения в мV. Где м = 10^-3

1. Где таблица задания графиков? Красный график Рис.2 не соответствует графику германиевого диода!

V, мВ

Рис. 2 ВАХ диодов D1, D2, D3.

Воспользуемся функцией считывания координат точек на графике с помощью режима электронного курсора, точки на графиках были выбраны в произвольном порядке и заданы в процессе выполнения работы преподавателем.

Рис. 3 Зависимость I(D1) от V(D1) для кремниевого диода

Построен график для кремниевого диода. По условию задания: V1=668mV I1=3.994mA, V2=711mV I2=9.045mA.

Рис. 4 Зависимость I(D2) от V(D2) для германиевого диода

2. Приводим данные измерений, или оставляем низ графика, где есть значения левого и правого реперов.

Построен график для германиевого диода. По условию задания ?: V1=690 mV I1=3.972mA, V2=712mV I2=9.045mA. ??? Это как у кремниевого?

Рисунок 5- Зависимость I(D3) от V(D3) для диода Шотки

3. Аналогично п.2 замечаний!

Построен график для диода Шотки. По условию задания: V1=186 mV I1=4.477mA, V2=208mV I2=9.549mA.

С помощью маркеров измерим ВАХ трех диодов и занесем в таблицу протокола соответствующие значения.

Диод	Левая точка на графике			Правая точка на графике				Δ R Ом
	I1, mA	V1, mV	R1,Ом		I2, mA	V2, mV	R2,Ом
D1 кремниевый	3.994	668			9.045	711
D2 германиевый	3.972	690			9.045	712
D3 Шотки	4.477	186			9.549	208

Таблица 1 В таблице: для кого; чем задались; что измерили; что вычисляли?

Диапазон изменения сопротивления каждого из диодов D₁, D₂, D₃, где I₁ и I₂ - значения тока и V₁ и V₂ - значения напряжения в заданном интервале.

Обработка результатов эксперимента

Расчет изменения сопротивления кремневого диода D1. Для этого из таблицы 1, первой строчки, берем значения соответствующих токов и напряжений и по формулам приведенным ниже рассчитываем наши значения.

r₁=V₁/I₁=167,25

r₂= V₂ / I₂=78,6

Расчет изменения сопротивления германиевого диода. Для этого из таблицы 1, второй строчки, берем значения соответствующих токов и напряжений и по формулам приведенным ниже рассчитываем наши значения.

r₁=V₁/I₁=173,72

r₂=V₂/I₂=2=78,72

Расчет изменения сопротивления диода Шотки. Для этого из таблицы 1, третьей строчки, берем значения соответствующих токов и напряжений и по формулам приведенным ниже рассчитываем наши значения.

r₁=V₁/I₁=41,83

r₂=V₂/I₂=21,78

4. Заполняете таблицу (по закону Ома) и вместо набора вычислений делаем выводы. Чем похожи прямые ветви ВАХ и почему они разные. Как это связано с типом диодов?