4. Міри безпеки при надзвичайних ситуаціях
4.1 У випадку ураження електричним струмом будь-якого з осіб, негайно вимкнути схему (стіл, прилад, обладнання) і сповістити про це керівника робіт.
5. По закінченню роботи
5.1 Після дозволу викладача відключити всі джерела живлення, демонтувати схему, розставити прилади, здати робоче місце черговому по групі або керівнику робіт;
5.2 Про помічені недоліків сповістити керівника робіт або лаборанта.
Лабораторна робота № 1
Дослідження германієвого та кремнієвого напівпровідникових діодів
Короткі теоретичні відомості
Оскільки внаслідок дифузії електронів в р-область і дірок в n-область у подвійному шарі відбувається рекомбінація носіїв струму, то в рівноважному стані в шарі поблизу межі розділу з боку n-напівпровідника концентрація електронів менша, ніж в решті цього провідника, а в прилеглому до межі шарі з боку напівпровідника р-типу концентрація дірок менша, ніж в іншій його частині. Контактна різниця потенціалів між напівпровідниками з різним механізмом провідності становить кілька десятих вольта. Електрони і дірки мають достатню для подолання цієї різниці потенціалів енергію теплового руху лише при температурах порядку кількох тисяч градусів, а при звичайних температурах електрони і дірки не можуть проникнути в подвійний шар. Тому подвійний шар на межі напівпровідників з різним механізмом провідності виявляється збідненим на рухливі носії струму і має підвищений опір. Поблизу межі розділу напівпровідників n-типу і р-типу виникає шар з підвищеним опором, який називається електронно-дірковим або р-n-переходом.
Внаслідок цього утворюється електричне поле яке направлене з напівпровідника n-типу в сторону напівпровідника p-типу. Якщо ж зовні прикласти напругу з такою полярністю щоб зовнішнє електричне поле було направлене протилежно внутрішньому — то шар збіднений на носії заряду почне зменшуватися і зовсім зникне, що призведе до протікання струму. При зміні полярності зовнішньої напруги — зовнішнє поле буде співпадати з внутрішнім що призведе до збільшення зони збідненої на носії заряду. Внаслідок цього через pn-перехід буде протікати незначний струм за рахунок неосновних носіїв заряду.
Мета роботи:
Зняти пряму та зворотню вольт-амперну характеристику германієвого та кремнієвого напівпровідникових діодів.
Прилади та обладнання:
1. Досліджувані діоди.
2. Вольтметр.
3. Міліамперметр.
4. Джерело живлення 3 та 50 В.
5. З’єднувальні провідники.
Порядок виконання роботи
1. Ознайомитись з вище приведеними теоретичними відомостями.
2. Ознайомитись з вимірювальною апаратурою.
3. Зняти дані ВАХ прямо зміщеного pn-переходу:
зібрати схему, яка приведена на рисунку 1а, підімкнувши схему до джерела живлення 3 В;
мультиметр виставити в положення 200 мА;
змінюючи напругу джерела живлення занести дані в таблицю 1.1;
виміри провести для обох діодів.
Рисунок 1.1 – Схеми для знаття а) - прямої та б) - зворотньої ВАХ напівпровідникових діодів
Таблиця 1.1 – Залежність струму від напруги прямо зміщеного p-n-переходу
U, В |
0 |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
1,0 |
1,2 |
1,4 |
1,6 |
І1, мА |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
І2, мА |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4. Зняти дані ВАХ pn-переходу під зворотнім зміщенням:
зібрати схему, яка приведена на рисунку 1.1б, підімкнувши схему спочатку до джерела живлення 3 В, а потому до джерела живлення 50 В;
мультиметр виставити в положення 200 мкА;
змінюючи напругу джерела живлення занести дані в таблицю 1.2;
виміри провести для обох діодів.
Таблиця 1.2 – Залежність струму від напруги pn-переходу під зворотнім зміщенням
U, В |
0 |
0,5 |
1 |
1,5 |
2 |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
35 |
40 |
45 |
50 |
І1, мкА |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
І2, мкА |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5. Нарисувавши лінійну систему координат побудувати обидва графіки і порівняти їх.
Зміст звіту
1. Мета роботи
2. Прилади і обладнання
3. Привести досліджувану схему
4. Заповнити таблиці
5. Побудувати графіки залежності (в одних координатних осях)
6. Висновки по роботі
Контрольні запитання
Як визначити матеріал з якого виготовлено прилад?
Який з діодів кращий при прямому ввімкненні, чому?
Який з діодів кращий при зворотньому ввімкненні, чому?
Чому при зворотньому зміщенні є струм, чи можна ним знехтувати?
Для чого використовують діоди?
Лабораторна робота № 2