Зависимость вах диодов от температуры

Построим семейство ВАХ каждого диода в зависимости от температуры, используя схему, изображенную на рис. 1, где I - постоянный ток, заданный преподавателем, V- напряжение на диоде с изменением температуры T. И данные снятый с графика занесем в соответствующую таблицу.

5. Где таблица заданий? Где заданы параметры источника, графиков, температуры? И опять красный график для германиевого диода не подходит рис.6,7.

Рис. 6 Графики зависимости токов и напряжений кремниевого диода I(D), V(D) от температуры T. Только кремниевого?

Рис. 7 Графики зависимости токов и напряжений кремниевого диода I(D), V(D) от температуры T

Рисунок 8- Графики зависимости токов и напряжений кремниевого диода I(D), V(D) от температуры T

Рисунок 9- Графики зависимости токов и напряжений кремниевого диода I(D), V(D) от температуры T

По графикам, снимаем значения напряжений при температурах T=40⁰C, 80⁰C, 120 ⁰C, 160 ⁰C и при постоянном токе I(D).

	I=const, мА	V1, мВ	V2,мВ	V3,мВ	V4,мВ	T1, °С	T2, °С	T3, °С	T4, °С
D1	4	646	577	506	435	40	80	120	160
D2		669,2	602,4	535	466	40	80	120	160
D2		162,5	90,4	33	8,3	40	80	120	160

Таблица 2 Зависимость напряжения диода от температуры при I = const≈4мА

Читай черно-красный текст Таблица 4

Выполним расчет изменения напряжения на диоде с изменением температуры на 1⁰C.

Тип диода	Чувствительность диодов к изменению температуры ∆V⁄∆T мВ/°С
	40°С - 80°С	80°С-120°С	120°С - 160°С
D1	1,725	1,775	1,775
D2	1,67	1,685	1,775
D2	1,8025	1,435	0,6175

Таблица 3 Что в таблице?

	I=const, мА	V1, мВ	V2, мВ	V3, мВ	V4, мВ	T1, °С	T2, °С	T3, °С	T4, °С
D1	9	691	625	560	494	40	80	120	160
D2		691,3	627	561,5	495	40	80	120	160
D2		185,1	114,3	51,6	15,8	40	80	120	160

Таблица 4 Зависимость Приложенные напряжения на диодах от при температурыах 40,80,120 и 160°С при которых протекает ток I = const≈9мА

	∆V⁄∆T	∆V⁄∆T	∆V⁄∆T
D1	1,65	1,625	1,65
D2	1,6075	1,6375	1,6625
D2	1,77	1,5675	0,895

Таблица 5 Что в таблице? См. Таблицу 3

В схеме на рисунке 1 определим необходимое напряжение источникаV₁ для обеспечения в цепи, состоящей из элементов R₁ и D₁, тока, заданного преподавателем, используя совместные ВАХ диода и резистора. На графике ВАХ диода отмечается точка 1 с заданным током I1 и определяется соответствующее падение напряжения на диоде V1(D) рисунок 9. Затем рассчитывается падение напряжения на резисторе V1(R) при заданном токе I1 [V1(R) = I1R1] и откладывается по оси напряжений от точки V1(D). Полученная сумма V1(1) = V1(D) + V1(R) определяет напряжение, создающее заданный ток в цепи.

Рисунок 9- График ВАХ диода, по вертикальной оси откладывается I, по горизонтальной V.

Наклонная прямая с началом в точке V1(1) на оси X, проходящая через точку 1, является графиком ВАХ резистора, направленным встречно графику ВАХ диода. С ростом заданного тока рабочая точка диода перемещается вверх по графику ВАХ. Прямая ВАХ резистора с углом наклона α переносится в новую рабочую точку. Ее пересечение с осью Х дает новое значение источника напряжения V2(1).

Рисунок 10- График ВАХ исследуемого диода

V1(R) = I1*R1 = 4mA * 1000 Ом = 4000 [мВ] = 4 [В]

V1(D) = 712,357 [мВ]

V1(1) = V1(D) + V1(R) = 4,712[В]

Вывод:

Входе данной лабораторной работы была построена цепь с тремя диодами: D1 – кремниевый диод, D2 - германиевый, D3 - диод Шотки, Проведенный анализ ВАХ показал следующую картину:

• Кремниевый диод (D1): Обладает наибольшей величиной контактной разности потенциалов (относительно германиевого диода и диода Шоттки) и, соответственно, большим напряжением включения (напряжение, при котором начинается резкий рост тока). Это подтверждается значениями напряжения в таблице 1 (V1 = 668 мВ, V2 = 711 мВ), а также расчетом сопротивления (r1=167,25 Ом, r2= 78,6 Ом).

• Германиевый диод (D2): Имеет меньшую контактную разность потенциалов, чем кремниевый, но больше, чем у диода Шоттки. Напряжение включения германиевого диода (690мВ и 712 мВ) меньше, чем у кремниевого.

• Диод Шотки (D3): Демонстрирует наименьшую контактную разность потенциалов и, следовательно, наименьшее напряжение включения (186 мВ и 208 мВ). Это связано с особенностями его конструкции (металл-полупроводниковый переход). Сопротивление в точке 1, как видно из расчетов, самое низкое по сравнению с другими диодами.

Влияние температуры на ВАХ (Таблицы 2, 3, 4, 5, Рисунки 6-8):

Рисунки 6, 7 и 8 иллюстрируют зависимость напряжения на диодах от температуры при фиксированном токе. Данные, полученные с этих графиков, представлены в Таблицах 2 и 4. Таблицы 3 и 5 содержат значения изменения напряжения на диоде при изменении температуры на 1 градус Цельсия (∆V/∆T).

Анализ полученных данных показывает, что с увеличением температуры напряжение на диодах уменьшается. Это связано с тем, что с ростом температуры увеличивается концентрация неосновных носителей заряда в полупроводнике (электронов в p-области и дырок в n-области). Эти неосновные носители заряда облегчают прохождение тока через p-n переход, что приводит к уменьшению напряжения на диоде при фиксированном токе. Значение ∆V/∆T, как видно из таблиц, составляет примерно -2 мВ/°C для кремниевых и германиевых диодов, что соответствует теоретическим оценкам. У диода Шоттки эта зависимость выражена слабее.

Определение напряжения источника V1 для заданного тока (Рисунки 9 и 10):

Используя совместные ВАХ диода и резистора (Рисунки 9 и 10), можно графически определить требуемое напряжение. На ВАХ диода отмечается точка с заданным током (I1) и определяется соответствующее падение напряжения на диоде (V1(D)). Затем рассчитывается падение напряжения на резисторе (V1(R) = I1*R1). Сумма V1(1) = V1(D) + V1(R) дает требуемое напряжение источника. Например, для тока 4 мА и кремниевого диода, падение напряжения на резисторе составит 4 В, а на диоде - 0.712 В, что дает общее напряжение источника 4.712 В. Наклонная прямая на рисунке 10 иллюстрирует ВАХ резистора.

Выводы перенесите в те места, где это следует из проведенных исследований.

Присылаем Лаб 1-1 …..