Обработка результатов измерений

1. Постройте на миллиметровой масштабной бумаге вольт–ам-перные характеристики диода. Для большей наглядности необхо-димо использовать разный масштаб для тока в прямом и обратном направлении.

2. Вычислите полное сопротивление диода в прямом направлении при каком-либо одном напряжении в диапазоне (0,3–1,1)В и в обратном направлениипри каком-либо напряжении в диапазо-не В.

3. Вычислить по формуле (6) коэффициент выпрямления, харак-теризующий выпрямительные свойства диода.

(6)

Вычислить при тех же напряжениях динамическое (дифферен-циальное) сопротивление диода в прямом и обратном направлении . Динамическое сопротивление вычисляется по формуле:

, (7)

гдеи– небольшое изменение напряжения и соответству-ющее ему изменение тока, причем приращения исвязаны линейной зависимостью, определяемойкасательной к вольт–ампер-ной характеристике в заданной точке этой характеристики (рис 6):

4. Определите на построенных вольт–амперных характеристиках токи и при обратном направлении в области В, на «пла-то» характеристики по формуле (3) вычислите ширину за-прещенной зоны полупроводника. Значение ширины запрещенной зоны следует перевести в электрон-вольты, для чего восполь-зуйтесь соотношением

Контрольные вопросы

1. Какие физические свойства вещества зависят от ширины за-прещенной зоны?

2. Нарисуйте зонную схему собственного полупроводника – и – типов. Укажите на ней энергию ионизации примесей, ширину запрещенной зоны.

3. Почему обратный ток перехода зависит от температуры?

4. Объясните следующие термины: основные носители тока, не-основные носители тока.

5. Объясните следующие термины: термогенерация носителей заряда, рекомбинация носителей заряда.

6. Объясните следующие термины: донор, акцептор, полупро-водник p– типа, полупроводник – типа.

7. Объясните термин: «запирающий слой». Почему такой слой возникает на контакте двух полупроводников с разным типом про-водимости?

8. Объясните физические явления, приводящие к односторонней проводимости перехода.

9. Возникает ли контактная разность потенциалов на контакте двух разных металлов? Возникает ли на таком контакте односто-ронняя проводимость?

10. Возникает ли контактная разность потенциалов на контакте металл – полупроводник? Возникает ли на таком контакте односто-ронняя проводимость?

11. Объясните следующие термины, относящиеся к токам, теку-щим через переход: диффузионный ток, дрейфовый ток, ток термогенерации.

12. Можно ли уменьшить ток насыщения, увеличивая обратное напряжение на переходе?

13. Какими физическими процессами объясняется существо-вание тока насыщения?

14. За счет каких процессов происходит резкое увеличение тока насыщения при увеличении температуры?

15. Полупроводниковый диод охладили до абсолютного нуля. Как изменились свойства перехода?

16. Нарисуйте схему одно– и двух– полупериодного выпрям-ления переменного тока с использованием диодов.

17. Какими основными параметрами характеризуются полупро-водниковые диоды?

18. Как зависят выпрямительные свойства полупроводниковых диодов от частоты выпрямляемого тока?

19. На рис.7а, 7б приведены две различные схемы для изме-рения вольт–амперной характеристики (ВАХ) диода в прямом на-правлении. Напряжение источника питания (ИП) можно плавно из-менять. Схемы различаются способом подключения вольтметра. Какую из схем следует применить для измерения ВАХ диода в прямом направлении?

20. Из-за чего появляется ошибка при измерении вольт–ампер-ной характеристики диода в прямом направлении при использо-вании схемы, изображенной на рис.7а?

21. Из-за чего появляется ошибка при измерении вольт–ампер-ной характеристики диода в прямом направлении при использова-нии схемы, изображенной на рис.7б?

22. В схемах на рис.7а, 7б приборы и диод имеют следующие па-раметры: внутреннее сопротивление миллиамперметра =10 Ом, внутреннее сопротивление вольтметра =1 МОм. Показания вольт-метраV= 0,5 В при показании миллиамперметра I=55 мА. Найти относительную ошибку (ΔV/V) измерения напряжения на диоде по схеме 7а, если в качестве напряжения на диоде взять показания вольтметра.

23. Используя значения параметров схемы в предыдущем воп-росе, найти относительную ошибку (ΔI/I) измерения тока по схеме нарис.7б, если в качестве тока диода взять показания милли-амперметра. Действительно ли с такой точностью измеряется ток в этой лабораторной работе?

24. На рис.8а, 8б приведены две различные схемы для изме-рения вольт–амперной характеристики диода (ВАХ) в обратном на-правлении. Напряжение источника питания можно плавно изме-нять. Схемы различаются способом подключения вольтметра. Ка-кую из схем следует использовать для измерения ВАХ в обратном направлении?

25. Из-за чего появляется ошибка при измерении вольт–ампер-ной характеристики диода в обратном направлении при использо-вании схемы 8а?

26. Из-за чего появляется ошибка при измерении вольт–ампер-ной характеристики диода в обратном направлении при использо-вании схемы 8б?

27. В схемах на рис.8а, 8б приборы и диод имеют следующие па-раметры: внутреннее сопротивление микроамперметра = 300 Ом, внутреннее сопротивление вольтметра= 1 МОм. Показание вольтметраV= 10 В, показание микроамперметра I= 85 мкА. Найти относительную ошибку (ΔI/I) измерения тока по схеме измерения тока по схеме 8б, если в качестве тока диода взять показания мик-роамперметра.

28. Используя значения параметров схемы в предыдущем воп-росе, найти относительную ошибку (ΔV/V) измерения напряжения на диоде по схеме 8а ,если в качестве напряжения на диоде взять показания вольтметра. Действительно ли с такой точностью изме-ряется напряжение в этой лабораторной работе?

29. Что произойдёт в схеме на рис.8а,8б, если после измерения тока при максимальном напряжениии на диоде, не снижая напря-жения источника питания и не изменяя диапазона измерения тока микроамперметра, отключить диод от клемм, а затем «по ошибке» присоединить его вновь в прямом направлении? В работе для изме-рения тока в обратном направлении используется прибор Ф 195 с магнитно–электрической системой и стрелочным указателем.

30. Предположим, что в ситуации, описанной в вопросе 29, ис-точник питания может выделять неограниченную мощность на наг-рузке. Что произойдёт в схеме в этом случае?