Лабораторная работа №2 / Отчет_2_Фмой

Санкт-Петербургский

Государственный Электротехнический Университет.

Кафедра микроэлектроники

Отчет

по лабораторной работе № 2

"Исследование выпрямительных диодов"

Выполнила:

Группа: 9322

Факультет: КТИ

Проверила: Райская Е. К.

Санкт-Петербург

2001 г.

Цель работы - экспериментальное исследование ВАХ германиевого и кремниевого выпрями­тельных диодов, а также их выпрямительных свойств в зависимости от частоты переменного сиг­нала.

Описание установки

Исследование ВАХ диода проводят методом характериографа с помощью осциллографа С1-83 (рис. 2.2). Генератор G формирует переменное напряжение одной полярности. Последова­тельно с диодом включен резистор R, напряжение с которого, пропорциональное току, проходя­щему через диод, подается на пластины вертикального отклонения осциллографа ("Y" - канал II). Напряжение с диода подается на пластины горизонтального отклонения осциллографа ("X" канал I). При этом сопротивление резистора выбрано настолько малым, что падением. напряжения на нем можно пренебречь по сравнению с падением напряжения на диоде.

Кроме ВАХ на экране осциллографа в режиме вре­менной развертки можно на­блюдать зави­симости от вре­мени тока, проходящего через диод (канал II), и напряжения на диоде (канал I). В этом случае на схему подают пере­менное напряжение синусои­дальной формы от внешнего гене­ратора звуковых частот Г3-102, а резистор R выполняет роль нагрузки. Выпрямленное напряжение на нагрузке измеряют вольтметром постоянное тока. Таким обра­зом можно исследовать зависи­мость выпрямительных свойств диода от частоты.

Диоды, исследуемые в работе, помещены в термостат, обеспечивающий изменение темпера­туры от комнатной до 70 °С. Температура контролируется стрелочным прибором, установленным на лицевой панели лабораторного стенда.

Рис. 2.2. Схема для исследования выпрямительных диодов

Обработка результатов

1. Построим ВАХ германиевого и кремниевого диодов по экспериментальным осциллограммам:

m_хu = 20  10 Т₁ =291 К – начальная температура

m_yu = 10 ; R = 1 Ом Т₂ =327 К – температура после нагрева

M_yi=

m_xu = 1 B/дел

m_yu1 = 10; R = 5 кОм m_yu2 = 200

M_yi1 = M_yi2 = 40 мкА/дел

2.Рассчитаем статические сопротивления выпрямительных диодов (они рассчитываются для максимального тока и половины максимального тока при прямом включении и для максимального напряжения и его половины при обратном):

Диод
Ge				Si
T1 = 291 K		T2 = 327 K		T1 = 291 K		T2 = 327 K
Rпр, Ом	Rобр, кОм	Rпр, Ом	Rобр, кОм	Rпр, Ом	Rобр, кОм	Rпр, Ом	Rобр, кОм
8	489,13	6,67	500	16,67	687,5	14,67	214,28
11,11	274,73	10	271,74	28,95	600	27,14	375

3. Построим частотную зависимость выпрямленного напряжения :

График зависимости выпрямленного напряжения от ln частоты:

4. При U = 1 В рассчитаем ширину запрещённой зоны (Э) для германия.

I _обр(291 К) = 910^-6 А;

I _обр(327 К) = 8010^-6 А

, где n_i – собственная концентрация носителей в базе диода

Э – ширина запрещенной зоны, k = 8,6210^-5 – постоянная Больцмана.

Графики зависимости выпрямленного напряжения от времени:

Вывод: в ходе лабораторной работы было проведено исследование ВАХ германиевого и кремниевого выпрямительных диодов. Выявлено протекание меньшего тока через кремниевый диод при том же напряжении, так как Э у него больше, чем у германиевого, следовательно, концентрация неосновных носителей меньше, а, значит, больше контактная разность потенциалов _к. При повышении температуры _к уменьшается, это обуславливает больший ток при том же напряжении.

Для исследования обратной ветви ВАХ чувствительности осциллографа недостаточно. У кремниевого диода обратный ток более низкий, что обусловлено насыщением неосновных носителей при малом токе. Повышение температуры приводит к повышению тока.

При высоких частотах (>10кГц) время процесса рекомбинации сравнимо с периодом сигнала и носители зарядов не успевают рекомбинировать. В результате чего диод теряет свой выпрямляющие свойства.