Цель работы: Исследовать прямое и обратное включение диода и стабилитрона, а также режим пробоя при обратном включении стабилитрона. Составить таблицы для обратного и прямого включения, построить графики вольт-амперной характеристики (далее ВАХ), определить зависимости.

1 Теоретическая часть

1.1 Краткие сведения из теории

Полупроводники – материалы, являющиеся по удельной проводимости промежуточными между проводниковыми и диэлектрическими материалами. Их проводимость сильно зависит от концентрации и вида примесей, а также от внешних электрических воздействий (температура, освещенность и т.д.).

p-n-переход является основой работы полупроводниковых приборов. Он представляет собой область на границе двух полупроводников, один из которых имеет электронную проводимость, а другой – дырочную. Основное свойство p-n-перехода: в прямом направлении он открыт для движения тока, вследствие уменьшения потенциального барьера, а в обратном – закрыт.

Полупроводниковые диоды – приборы, в которых используется основное свойство p-n перехода. Обозначение на схеме приведено в рисунке 1.1. Они делятся на два типа: плоскостные и точечные.

В плоскостных диодах p-n-переход образуется двумя полупроводниками различного типа. Их площадь соприкосновения может занимать несколько квадратных сантиметров.

Точечные диоды образуются в результате внедрения проволоки в кристалл полупроводника. В зоне контакта образуется область с противоположной проводимостью, то есть p-n-переход с малой емкостью.

Рисунок 1.1 – Обозначение диода и стабилитрона на схеме

а – диод, б – стабилитрон

Главное отличие диода и стабилитрона состоит в типах пробоя. Пробой – явление, при котором резкое уменьшение дифференциального сопротивления при обратном включении приводит к резкому увеличению тока, причем ток может увеличиваться при неизменном, или даже уменьшающемся напряжении. Для диода характерен тепловой пробой, в результате которого он теряет функции полупроводника, и процесс этот необратим. Для стабилитрона характерен электрический пробой (лавинный и тоннельный), который обратим. Это свойство определяет основную функцию стабилитрона – стабилизация напряжения.

1.2 Паспортные данные исследуемых полупроводниковых приборов

1.2.1 Д226Е. Диод кремниевый выпрямительный

Выпускается в металлическом корпусе с гибкими выводами. Тип прибора и схема соединения электродов с выводами приводятся на корпусе.

Масса не более 2 г

1.2.2 Д814А. Стабилитрон кремниевый сплавной

Выпускается в металлостеклянном корпусе с гибкими выводами. Тип прибора и схема соединения электродов с выводами приводятся на корпусе.

Масса не более 2 г

Электрические параметры

Напряжение стабилизации номинальное при 298 К …………….………………………...8,0В

Разброс напряжения стабилизации Iст=5мА:

при 298 К....……………………………………………………….…….....От 7,0 до 8,5В

при 213 К.………………………………………….......................………..От 6,0 до 8,5В

при 398 К…………………………………………………………….…….От 7,0 до 9,5В

Средний температурный коэффициент напряжения стабилизации при температуре от 303 до 398 К, не более……………………………..............................................................…0,07%/К

Временная нестабильность напряжения стабилизации…………………….……..…..…+/-1%

Постоянное прямое напряжение при 298 К, Iпр=50мА, не более……………...……...……1В

Постоянный обратный ток при 298 К, Uобр=1В, не более…….……...……………….0,1мкА

Дифференциальное сопротивление, не более

при 298 К, Iст=5мА………………...……………………………………….………...6Ом

при 213 и 398 К, Iст=5мА….…………………………………………….……...…..15Ом

при 298 К, Iст=1 мА………………………………………………………….……...12Ом

Предельные эксплуатационные данные

Минимальный ток стабилизации…………………...…………………………………..….40мА

Максимальный ток стабилизации при температуре:

от 213 до 308 К…………………………………………………………..……......…40мА

при 398 К……..........................................................................................................11,5мА

Рассеиваемая мощность при температуре:

от 213 до308 К………………………………………………………….…………340мВт

при398 К…………………………………………………………………………..100мВт

Температура окружающей среды………...…………………………...……….От 213 до 398 К

Температура перехода……………………………..…...……………………………...…...398 К

2 Практическая часть

2.1 Схемы исследования

Рисунок 2.1 – Электрические схемы для измерения ВАХ диода:

а – прямая ветвь; б – обратная ветвь

2.2 Результаты исследования полупроводникового диода

2.2.1 Таблицы измерений

Таблица 2.1 – Результаты измерения прямой ветви ВАХ

Iпр, мА	0	0,008	0,103	0,420	1,390	3,940	9,950	44,500	116,000
Uпр, В	0	0,402	0,494	0,550	0,602	0,650	0,701	0,801	0,900

Таблица 2.2 – Результаты измерения обратной ветви ВАХ

Iобр,мА	0	0,000	0,000	0,000	0,001	0,001	0,002	0,002	0,003
Uобр, В	0	0,300	0,500	0,600	0,800	1,000	1,300	1,607	1,900

2.2.2 Построение графика ВАХ

На рисунке 2.2 представлена вольт-амперная характеристика полупроводникового диода. Данные взяты из таблицы 2.1.

Рисунок 2.2 – ВАХ полупроводникового диода

2.2.3 Построение графика зависимости сопротивления постоянному току от тока при прямом включении

Сопротивления постоянному току от тока при прямом включении диода вычисляется по формуле:

,

данные для которой берутся из таблицы 2.1. Результаты вычисления сведены в таблицу 2.3 и отображены на рисунке 2.3.

Таблица 2.3 – Результаты вычисления сопротивления постоянному току

Iпр, мА	0	0,008	0,103	0,420	1,390	3,940	9,950	44,500	116,000
r0, Ом	-	50250	4796	1310	433	165	70	18	8

Рисунок 2.3 – График зависимости сопротивления постоянному току от тока

при прямом включении