8.4. Описание лабораторной установки

Принципиальная схема лабораторной установки изображена на рис.8.6.

Рис.8.6. Принципиальная схема лабораторной установки.

Объектом исследования служат серийные полупроводниковые диоды VD1…VD5. Включение в схему одного из них производится установкой перемычки между клеммой ХS8 и одной из клемм ХS3…ХS7.

Диод VD6, имеющий значительно меньшее время жизни неосновных носителей заряда, по сравнению с любым из исследуемых диодов, служит для блокирования обратного напряжения при исследовании процессов выключения исследуемых диодов путём снятия скачком входного напряжения. При изучении процессов выключения диодов путём подачи скачком обратного напряжения диод VD6 шунтируется выключателям S. Внешнее питающее напряжение подаётся на исследуемую схему от генератора прямоугольных разнополярных импульсов (ГИ) путём подключения выхода генератора к клеммам ХТ11, ХТ12. Амплитуда импульсов напряжения генератора измеряется вольтметром PV , который подключается к клеммам ХТ9, ХТ10.

Резистор R2 служит для ограничения как прямого, так и обратного тока исследуемого диода. Резистор R1 является шунтом, с которого снимается напряжение, пропорциональное току, протекающему через исследуемый диод. Для визуального наблюдения временных диаграмм переходных процессов в исследуемом диоде используется электронный осциллограф (ЭО). Входные штырьки ХР1, ХР2 осциллографа присоединяются: для наблюдения диаграммы тока – к гнёздам XS1, XS2; для наблюдения диаграммы напряжения на исследуемом диоде – к гнезду XS1 и одной из клемм ХS3…ХS7. При этом в первом случае штырёк ХР2, соединённый с корпусом ЭО, должен быть присоединён к гнезду ХS2, а во втором случае – к гнезду XS1.Питание генератора импульсов и электронного осциллографа осуществляется от однофазной сети переменного тока 220 В, 50 Гц через розетки, расположенные на боковой стенке лабораторного стенда. В свою очередь стенд подключается к питающей сети с помощью сетевого шнура.

8.5. Указания к выполнению работы

К пункту 8.2.1. Собрать схему измерений, подключив заданный преподавателем исследуемый диод. После ознакомления с теоретическим материалом и допуска к выполнению лабораторной работы включить тумблеры «Сеть» стенда и осциллографа.

К пункту 8.2.2. Разомкнуть выключатель S. Установить максимальный размах выходного сигнала ГИ, повернув регулятор его напряжения в крайнее правое положение (частота генератора не регулируется и составляет 1400 Гц). Получить на экране ЭО и зарисовать на листе в клетку (либо сфотографировать) диаграммы напряжения на испытуемом диоде и тока через него. Определить, какой режим (с высоким или низким уровнем инжекции) Вами получен. Если был получен режим с высоким уровнем инжекции, необходимо уменьшить амплитуду сигнала ГИ так, чтобы получить режим с низким уровнем инжекции, и зарисовать на кальку диаграмму напряжения на диоде.

ВНИМАНИЕ! При снятии каждой диаграмм на полях каждой диаграммы должны быть указаны масштабы по обеим осям и отмечен нулевой уровень сигнала.

К пункту 8.2.3. Замкнуть выключатель S. Установить максимальный размах выходного сигнала ГИ. Получить на экране ЭО и зарисовать на кальку диаграмму напряжения на диоде и диаграмму тока через него. Измерить величину выходной ЭДС источника ГИ вольтметром PV и величины прямого I₊ и обратного I_- токов, при этом надо иметь ввиду, что осциллограф измеряет не ток, а напряжение на шунте R1 и для преобразования его в ток через диод необходимо воспользоваться формулой:

, (8.8)

где А_+(-) – амплитуда импульса тока, в клетках; m_y – масштаб по вертикальной оси диаграммы тока в В/клетку; R1 = 1,8 Ом

Данные занести в табл. 8.1.

Таблица 8.1 – Результаты измерений

Напряжение Ег , В	Токи диодов		Длительность ступеньки, tст, мкс	Время жизни дырок, р, мкс
	Прямой I+, мА	Обратный I-, мА

Уменьшив масштаб по горизонтальной оси ЭО, получить на экране изображение обратного тока через диод с отчётливо различимой ступенькой, зарисовать полученную диаграмму на кальку, измерить длительность ступеньки t_ст , результат занести в табл.8.1.

Провести аналогичные измерения (без снятия на кальку временных диаграмм) при уменьшении амплитуды сигнала ГИ до величины ~0,5 В; общее число точек должно равняться шести-восьми, заполнить табл.8.1 и построить графики полученных зависимостей.

К пункту 8.2.4. Рассчитать время жизни неосновных носителей _р по формуле (8.5). Для этого на диаграмме напряжения на диоде, полученной в п.8.2.2., нужно выделить линейную часть спадающего участка и, задавшись произвольным значением t, определить соответствующую ей величину U (как это показано на рис.8.3, д). Температуру диода Т принять равной 300К.

Рассчитать и занести в табл.8.1 значения времени жизни _р неосновных носителей заряда для каждого значения Е. Для этого воспользоваться формулой (8.6), (8.7).

К пункту 8.2.5. Разомкнуть выключатель S. Установить максимальный размах выходного сигнала ГИ. Получить на экране ЭО диаграмму напряжения на аноде, измерить по ней величину напряжения U₃ (как это показано на рис.8.3,д). Измерить также амплитуду сигнала ГИ; данные занести в табл.8.2.

Таблица 8.2 – Результаты измерений

ЭДС источника Ег, В
Напряжение U3, В

Постепенно уменьшая величину Е_г(от максимального значения практически до нулевого), провести аналогичные измерения для 5-6 точек, данные занести в табл.8.2.

Построить график зависимости U₃ = f(E_г) и определить по нему величину контактной разности потенциалов U_K р-n-перехода.