3 Экспериментальная часть исследования диодов

3.1 Измерение прямых ветвей вах диодов кд105а и д311

Рисунок 5 - Схема экспериментальной установки

На рисунке 5 представлена схема измерительной установки, в которой используются следующие приборы:

Uист - регулируемый источник питания;

Rогр – ограничительный резистор сопротивлением 400 Ом;

PA – аналоговые миллиамперметры с максимальным отклонением стрелки на 10 и 30 мA;

PV – цифровой милливольтметр с высоким входным сопротивлением (1 Мом) с пределом измерения до 2000 мВ;

VD - исследуемые диоды: кремневый КД105А и германиевый Д311.

Измерения проводились следующим образом. Постепенно увеличивая напряжение источника питания от нуля плавно подводили стрелку миллиамперметра с левой стороны оцифрованных значений (без превышения), по цифровому милливольтметру снимали значения падения напряжения на диоде в этих точках. Полученные результаты занесены в таблицу 1.

Таблица 1 – Значение тока через диод и падение напряжения на нем при прямом

включении источника

		Iпр, мA	0,5	1	2	3	4	6	8	10	15	20
КД105А	Si	Uпр, мВ	542	562	586	604	620	638	652	662	681	695
Д311	Ge	Uпр, мВ	194	223	255	278	297	331	356	379	424	461

По таблице 1 построены прямые ветви вольт-амперных характеристик диодов (рисунок 6), на которых проведены дополнительные построения для вычисления требуемых значений по экспериментальным кривым.

3.2 Обработка результатов эксперимента

3.2.1 Диод кд105а

В точке А: U_A = 668 мВ; I_A = 11 мA.

Рисунок 6 – ВАХ диодов КД105А и Д311 (прямые ветви)

1. Мощность, рассеиваемая на диоде:

P_A=U_A×I_A=0,668×0,011=7,348×10^-3 Вт.

2. Статическое сопротивление:

R_Aст = U_A / I_A= 0,668/0,011 = 60,73 Ом.

3. Дифференциальное сопротивление:

R_Aдиф = (dU/dI)_A ~ (ΔU/ΔI)_A = m_U /m_I ×ctgβ ,

где ΔU и ΔI - приращение напряжения и тока в окрестностях рабочей точки А;

m_U и m_I - масштабы шкал напряжения и тока;

β – угол между осью напряжений и касательной к ВАХ в точке А.

R_Aдиф = 0,08/0,018 = 4,44 Ом.

4. Статическая крутизна (проводимость):

S_Aст = 1/ R_Aст = 1/60,73 = 16,467×10^-3 См.

5. Дифференциальная крутизна (проводимость):

S_Aдиф= 1/ R_Aдиф = 1/4,44 = 225,23×10^-3 См.

В точке B: U_В = 563 мВ; I_В = 1 мA.

1. Мощность, рассеиваемая на диоде:

P_A=U_A×I_A=0,563×0,001=5,63×10^-4 Вт.

2. Статическое сопротивление:

R_Вст = U_В / I_В= 0,563/0,001 = 563 Ом.

3. Дифференциальное сопротивление:

R_Вдиф = (dU/dI)_В ~ (ΔU/ΔI)_В = m_U /m_I ×ctgβ’ ,

где ΔU и ΔI - приращение напряжения и тока в окрестностях рабочей точки B;

m_U и m_I - масштабы шкал напряжения и тока;

β – угол между осью напряжений и касательной к ВАХ в точке B.

R_Bдиф = 0,065/0,002 = 32,5 Ом.

4. Статическая крутизна (проводимость):

S_Bст = 1/ R_Bст = 1/563 = 1,776×10^-3 См.

5. Дифференциальная крутизна (проводимость):

S_Bдиф= 1/ R_Bдиф = 1/32,5 = 30,77×10^-3 См.

3.2.2 Диод Д311

В точке А: U_A = 387 мВ; I_A = 11 мA.

6. Мощность, рассеиваемая на диоде:

P_A=U_A×I_A=0,387×0,011=4,257×10^-3 Вт.

7. Статическое сопротивление:

R_Aст = U_A / I_A= 0,387/0,011 = 35,18 Ом.

8. Дифференциальное сопротивление:

R_Aдиф = (dU/dI)_A ~ (ΔU/ΔI)_A = m_U/m_I ×ctgβ ,

где ΔU и ΔI - приращение напряжения и тока в окрестностях рабочей точки А;

m_U и m_I - масштабы шкал напряжения и тока;

β – угол между осью напряжений и касательной к ВАХ в точке А.

R_Aдиф = 0,165/0,016 = 10,31 Ом.

9. Статическая крутизна (проводимость):

S_Aст = 1/ R_Aст = 1/35,18 = 28,43×10^-3 См.

10. Дифференциальная крутизна (проводимость):

S_Aдиф= 1/ R_Aдиф = 1/10,31 = 96,99×10^-3 См.

В точке B: U_В = 223 мВ; I_В = 1 мA.

6. Мощность, рассеиваемая на диоде:

P_A=U_A×I_A=0,223×0,001=2,23×10^-4 Вт.

7. Статическое сопротивление:

R_Вст = U_В / I_В= 0,223/0,001 = 223 Ом.

8. Дифференциальное сопротивление:

R_Вдиф = (dU/dI)_В ~ (ΔU/ΔI)_В = m_U /m_I ×ctgβ’ ,

где ΔU и ΔI - приращение напряжения и тока в окрестностях рабочей точки B;

m_U и m_I - масштабы шкал напряжения и тока;

β – угол между осью напряжений и касательной к ВАХ в точке B.

R_Bдиф = 0,095/0,002 = 47,5 Ом.

9. Статическая крутизна (проводимость):

S_Bст = 1/ R_Bст = 1/223 = 4,48×10^-3 См.

10. Дифференциальная крутизна (проводимость):

S_Bдиф= 1/ R_Bдиф = 1/47,5 = 21,05×10^-3 См.