Южно-Уральский Государственный Университет

Кафедра ЦРТС

Отчет

О выполнении лабораторной работы №2

«Исследование работы диодов в импульсном режиме»

Выполнил: Храмцов Максим

(ПС-228)

Челябинск, 2012

Исследование работы диодов в импульсном режиме

1. Цель лабораторной работы

Целью лабораторной работы является закрепление теоретических знаний о физи­ческих принципах работы и определяемых ими характеристиках и параметрах полупроводниковых диодов в режиме переключения путем экспериментального иссле­дования их с помощью измерительных средств аппаратно-программного комп­лекса MultiSim.

2. Задачи лабораторной работы

К задачам лабораторной работы относятся:

• освоение методов экспериментального автоматического и ручного измерения динамических параметров полупроводниковых диодов и методов исследования диодов в импульсном режиме;

• моделирование на ПЭВМ характеристик и параметров импульсных диодов по результатам экспериментальных исследований, физическое обоснование, анализ соответствия теоретически определяемым характеристикам и параметрам.

3. Задание для экспериментального исследования характеристик и параметров импульсных диодов

С помощью средств MultiSim провести измерения динамических характерис­тик и параметров импульсных диодов. Исследовать формы тока в диоде и напряжения на диоде при импульсных воздействиях на диод импульсов тока и напряжения. С помощью расчетов и курсорных измерений определить времена включения и выключения диода.

4. Ход выполнения задания

4.1. Схема для исследования диода, работающего от генератора напряжения; измерений импульсных характеристик диода:

Резистор R1 является измерительным. Напряжение на нём совпадает по форме с током, протекающем через диод, а ток через диод определяется по формуле I_Д= U_R1/ R1

4.1.1. Настройка параметров источника напряжения.

Параметр	Пояснения	Величина
Initial Value	Уровень напряжения до импульса, а также уровень напряжения после импульса	-1 В
Pulsed Value	Уровень напряжения во время формирования вершины импульса	2 В
Pulsed width	Время, в течение которого существует вершина импульса, т.е. это длительность импульса	1 nsec
Period	Время, через которое импульс повторяется	200 nsec
Rise Time	Длительность переднего фронта импульса	1 psec
Fail Time	Длительность заднего фронта импульса	1 psec
Delay Time	Время задержки импульса от начала моделирования	10 psec

2. Исследования работы диода в импульсном режиме.Pulsed Value = 1В.

Используем Simulate/ Transient Analysis (режим расчёта переходных характеристик), для построения графиков напряжения на диоде и источнике.

Получили графики напряжения на импульсном генераторе напряжений (меандр), и график напряжения на диоде. Определим с помощью крусоров время затухания по уровню 5% от максимального показателя в V_МАХ=2В. Таким образом |V|=0,1 соответствует время в t=3.2 nsec.

2. Исследования работы диода в импульсном режиме.Pulsed Value = 2В.

Как в предыдущем пункте получаем необходимые для исследования графики.

П олучили графики напряжения на импульсном генераторе напряжений (меандр), и график напряжения на диоде. Определим с помощью крусоров время затухания по уровню 5% от максимального показателя в V_МАХ=3В. Таким образом |V|=0,15 соответствует время в t=3.38 nsec.

Уровню же в -0,1В соответствует время в 3.7 nsec.

С помощью курсоров измерим длину плоской вершины кривой релаксации, по минимальному уровню в -1.476 В до уровня в 90% в -1.33 В, получили 461 psec.

2. Исследования работы диода в импульсном режиме.Pulsed Value = 3В.

Как в предыдущем пункте получаем необходимые для исследования графики.

3В

Получили графики напряжения на импульсном генераторе напряжений (меандр), и график напряжения на диоде. Определим с помощью курсоров время затухания по уровню 5% от максимального показателя в V_МАХ=4В. Таким образом |V|=0,2 соответствует время в t=3.65 nsec.

Уровню же в -0,15В соответствует время в 3.87 nsec.

С помощью курсоров измерим длину плоской вершины кривой релаксации, по минимальному уровню в -1.512 В до уровня в 90% в -1.36 В, получили 914 psec.

Когда полярность напряжения на диоде меняется на противоположную, диод закрывается не сразу, а в течении некоторого времени, за которое через переход протекает обратный ток, значительно превосходящий по амплитуде обратный ток в установившемся режиме. Основной причиной возникновения обратного тока является разряд диффузионной емкости, т. е. рассасывание зарядов, образованных подвижными носителями в p- и n-областях. Поскольку концентрации примесей в этих областях весьма различны, то практически импульс обратного тока создается рассасыванием заряда, накопленного в базе, т. е. в области с относительно малой проводимостью. Диффузионный поток через переход вызывает накопление электронов в базовой области, т. к. они не могут сразу рекомбинировать с дырками или дойти до вывода области базы. При перемене полярности напряжения накопленный в базе заряд начинает двигаться в обратном направлении и возникает импульс обратного тока. Чем больше был прямой ток, тем больше импульс обратного тока. Двигаясь от базы обратно в эмиттер, электроны частично рекомбинируют с дырками, а частично проходят через эмиттерную область к металлическому выводу от этой области. Исчезновение (рассасывание) заряда, накопленного в базе, длится некоторое время. К концу рассасывания обратный ток достигает своего установившегося, весьма малого значения. Другими словами, обратное напряжение сначала становится сравнительно небольшим, затем постепенно увеличивается до своего нормального значения.