Дослідження кремнієвих стабілітронів

Короткі теоретичні відомості

Тепловий пробій виникає за рахунок інтенсивної термогенерації носіїв в p-n-переході при неприпустимому підвищенні температури. Процес носить лавиноподібний характер і розвивається локально. Лавиноподібний розвиток теплового пробою обумовлюється тим, що збільшення числа носіїв заряду за рахунок підвищення температури приводить до збільшення зворотного струму, а отже, ще більший розігрів ділянки p-n-переходу. Процес закінчується розплавлюванням цієї ділянки й виходом приладу з ладу. Тепловий пробій може відбутися в результаті перегріву ділянки p-n-переходу внаслідок протікання великого зворотного струму при лавинному або тунельному пробої. Зростає ймовірність теплового пробою при загальному перегріві p-n-переходу через погіршення умов тепловіддачі. У цьому випадку він може відбутися при меншій напрузі, минаючи стадії лавинного або тунельного пробою. З метою виключення пробою величину припустимої зворотної напруги встановлюють на рівні (0,5 - 0,8 Uзв.доп).

Розрізняють електричний пробій і тепловий пробій. Електричний пробій, у свою чергу, може бути лавинним і тунельним. Лавинний пробій обумовлений лавинним ростом носіїв в p-n-переході в результаті ударної іонізації атомів кристалічних ґрат неосновними носіями заряду, що надходять в p-n-перехід при дії зворотної напруги. Для розвитку цього процесу носіям заряду необхідно надати енергію, достатню для відриву валентних електронів. При цьому додаткові пари носіїв заряду, прискорюючись полем, при зіткненні з атомами також створюють додаткові носії заряду. Описаний процес носить лавинний характер. Лавинний пробій виникає в широких p-n-переходах, де при русі під дією електричного поля носії заряду, зустрічаючись із більшою кількістю атомів кристала, у проміжку між зіткненнями отримують достатню енергію для їхньої іонізації. При тунельному пробої відрив валентних електронів від атомів кристалічних ґрат під дією сильного електричного поля. Цей пробій розвивається у вузьких p-n-переходах, де при порівняно невеликій зворотній напрузі є висока напруженість поля. Лавинний і тунельний пробої супроводжується появою майже вертикальної ділянки  і є зворотними процесами. Це означає, що вони не приводять до ушкодження діода й при зниженні зворотної напруги його властивості зберігаються.

Мета роботи:

Зняти зворотню вольт-амперну характеристику кремнієвого стабілітрона.

Прилади та обладнання:

1. Досліджуваний стабілітрон.

2. Вольтметр.

3. Міліамперметр.

4. Джерело живлення 50 В.

5. З’єднувальні провідники.

Рисунок 3.1 – Схема для знаття зворотньої ВАХ кремнієвого стабілітрона

Порядок виконання роботи

1. Ознайомитись з вище приведеними теоретичними відомостями.

2. Ознайомитись з вимірювальною апаратурою.

3. Зняти дані ВАХ стабілітрона під зворотнім зміщенням:

• зібрати схему, яка приведена на рисунку 3.1, підімкнувши схему до джерела живлення 50 В;

• вольтметр виставити в положення 20 В, а міліамперметр в положення 200 мА;

• змінюючи напругу джерела живлення і інтервалом 5 В на джерелі живлення занести дані в таблицю 3.1.

В таблицю заносити дані напруги на стабілітроні, а не напругу на джерелі живлення.

Таблиця 3.1 – Зворотня ВАХ кремнієвого стабілітрона

Uзв, В

І, мА

4. Нарисувавши лінійну систему координат побудувати графік залежності струму від напруги

Зміст звіту

1. Мета роботи

2. Прилади і обладнання

3. Привести досліджувану схему

4. Заповнити таблиці

5. Побудувати ВАХ досліджуваного стабілітрона (визначити напругу стабілізації)

6. Висновки по роботі

Контрольні запитання

1. Для чого використовуються стабілітрони?

2. Чи можна змінити напругу стабілізації в стабілітроні?

3. Які ви знаєте види пробою?

4. Що таке тепловий пробій?

5. Що таке лавинний пробій?

6. Що таке тунельний пробій?

Лабораторна робота № 4