Лабораторна робота № 6 дослідження напівпровідникових приладів

Мета роботи: дослідити властивості напівпровідникових приладів, зняти вольт – амперні характеристики різних типів напівпровідникових діодів та транзисторів. Вивчити методи контролю працездатності напівпровідникових приладів.

Обладнання: блок живлення, миливольтметр, амперметр Є525, стенд для зняття ВАХ діода, стенд для зняття статистичних характеристик транзистора.

Теоретичні відомості Напівпровідникові діоди

Напівпровідниковий діод представляє собою прилад із монокристала напівпровідника, який має дві області з провідностями p- і n- типу. В залежності від призначення діоди які застосовуються в РЕА, підрозділяють на випрямляючі, високочастотні (універсальні), опорні діоди (стабілітрони та стабістори), варикапи і випромінювальні діоди:

• випрямні діоди необхідні для випрямлення змінного струму частотою від 50 Гц до 100 кГц. По потужності ці діоді бувають малопотужні (випрямлений струм до 0,3 А), середньої потужності (від 0,3 до 10 А) і великої потужності (>10А);

• високочастотні діоди застосовуються в схемах випрямлення в широкому діапазоні частот (до сотень Гц), а також для детектування і перетворення сигналів. В наслідок малої площі р-n переходу вплив температури на значення зворотного струму у них відчувається значно менше, ніж у площинних діодів;

• опорні діоди (стабілітрони та стабістори) використовуються для стабілізації рівня напруги в навантаженні при зміні прикладеної напруги в широкому діапазоні. В робочому режимі на стабілітрон подається зворотна напруга, яка відповідає напрузі пробою р-n переходу. Полярність напруги прикладеної на стабілітрон при цьому забезпечується приєднанням до аноду від’ємної напруги. У стабістора до анода підключається додатний полюс прикладеної напруги. При прямому вмиканні стабілітрон працює так як і звичайний випрямляючий діод. Стабістори застосовуються для стабілізації напруг менше 3 В, і підключаються в прямому напрямку;

• варикапи являють собою спеціальні діоди, які використовують як управляючі конденсатори, Їх широко використовують в схемах автоматичної настройки частоти, а також для зміни резонансної частоти контуру. При включенні в електричне коло від’ємний полюс управляючої напруги необхідно приєднувати до анода варикапа;

• випромінювальні діоди - напівпровідникові прилади в яких спостерігається випромінювання світла р - n переходом при проходженні через нього прямого струму. Застосовуються в якості індикаторів.

В залежності від матеріалу, з якого виготовлений діод, діоди поділяються на германієві та кремнієві.

При виборі та визначенні взаємозамінності діодів необхідно керуватися наступними основними параметрами:

• випрямлений (прямий) струм (представляє собою середнє значення за період змінного струму);

• пряме падіння напруги (середнє за період значення прямої напруги при допустимому значенні прямого струму);

• найбільша допустима зворотна напруга (максимальна напруга, яка на протязі досить довгого проміжку часу може бути прикладена в зворотному підключенні).

Вольт амперна характеристика діода виражає залежність струму який протікає через діод від значення та полярності прикладеної до нього напруги зображена на рисунку 6.1.

Гілка, розташована в першому квадранті, відповідає прямому (пропускному) направленню струму, а розташована в третьому квадранті – зворотному (закритому). Чим крутіше, та ближче до вертикальної вісі пряма вітка, тим кращі випрямні властивості діода. При достатньо великій зворотній напрузі у діода виникає пробій – різко збільшується зворотній струм. Нормальна робота діода в якості елемента з односторонньою провідністю можлива лише в режимах, коли зворотна напруга не перевищує пробивної. При збільшенні температури збільшується термогенерация носіїв заряду, що призводить до збільшення як прямого, так і зворотного струму (рис. 6.1.).

а) в)

Рис. 6.1. Вольт-амперна характеристика а) германієвого діода,