Дослідження температурних властивостей діодів

Короткі теоретичні відомості

Властивості р-n переходу істотно залежать від температури навколишнього середовища. При підвищенні температури зростає генерація пар носіїв заряду — електронів і дірок, тобто збільшується концентрація неосновних носіїв і власна провідність напівпровідника. При підвищенні температури прямий і зворотної струми ростуть, а р-n перехід втрачає свою основну властивість — однобічну провідність

Залежність від температури зворотної вітки вольт – амперної характеристики визначається температурними змінами струму насичення. Цей струм пропорційний рівноважній концентрації неосновних носіїв заряду, що зі збільшенням температури зростає по експонентному законі.

Для германієвих і кремнієвих р-n переходів зворотний струм зростає приблизно в 2—2,5 рази при підвищенні температури на кожні 10 °С.

Прямий струм р-n переходу при нагріванні зростає не так сильно, як зворотний струм. Це пояснюється тим, що прямий струм виникає в основному за рахунок домішкової провідності. Але концентрація домішок від температури практично не залежить.

Для германієвих приладів верхня температурна межа 70...90°С. У кремнієвих приладів внаслідок більшої енергії, необхідної для відриву валентного електрона від ядра атома, ця межа більш висока: 120...150°С.

Мета роботи:

Зняти пряму та зворотню вольт-амперну характеристику напівпровіднико-вого діода при різних температурах.

Прилади та обладнання:

1. Досліджувані діоди.

2. Вольтметр.

3. Міліамперметр.

4. Джерело живлення 3, 15 та 50 В.

5. З’єднувальні провідники.

Рисунок 2.1 – Схеми для знаття а) - прямої та б) - зворотньої ВАХ напівпровідникових діодів

Порядок виконання роботи

1. Ознайомитись з вище приведеними теоретичними відомостями.

2. Ознайомитись з вимірювальною апаратурою.

3. Зняти дані ВАХ прямо зміщеного pn-переходу при кімнатній температурі:

• зібрати схему, яка приведена на рисунку 2.1а, підімкнувши схему до джерела живлення 3 В;

• мультиметр виставити в положення 200 мА;

• змінюючи напругу джерела живлення занести дані в таблицю 2.1 (І₁).

Таблиця 2.1 – Залежність струму від напруги прямо зміщеного p-n-переходу при різних температурах

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 при кімнатній температурі:

• зібрати схему, яка приведена на рисунку 2.1б, підімкнувши схему спочатку до джерела живлення 15 В;

• мультиметр виставити в положення 200 мкА;

• змінюючи напругу джерела живлення занести дані в таблицю 2.2 (І₁).

Таблиця 2.2 – Залежність струму від напруги pn-переходу під зворотнім зміщенням при різних температурах

U, В	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
І1, мкА
І2, мкА

5. Подати на резистор напругу 30...40 В і зачекати 3...5 хв (далі проводити виміри, не вимикаючи резистор).

6. Повторити пункт 3 та 4, записуючи значення струму І₂ при підігрітому діоді.

7. 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

1. Чому змінюється струм при зміні температури?

2. На яке зміщення більше впливає температура, чому?

3. До чого призведе сильне нагрівання діода?

4. При яких температурах можуть працювати діоди?

Лабораторна робота № 3