Полупроводниковые диоды
.docТЕМА 1 ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ДИОДЫ
Цель:
1) Исследование напряжения и тока диода при прямом и обратном смещении p-n перехода. 2) Построение и исследование вольтамперной характеристики (ВАХ) для полупроводникового диода. 3) Исследование сопротивления диода при прямом и обратном смещении по вольтамперной характеристике. 4) Анализ сопротивления диода (прямое и обратное смещение) на переменном и постоянном токе. 5) Измерение напряжения изгиба вольтамперной характеристики. Эксперимент 1. Измерение напряжения и вычисление тока через диод. В программе EWB начертите схему (рис.1.1) проведите моделирование. Мультиметр покажет напряжение на диоде Uпр при прямом смещении. Переверните диод и снова запустите схему. Теперь мультиметр покажет напряжение на диоде Uоб при обратном смещении. Запишите показания в тетрадь ("Результаты экспериментов"). Вычислите ток диода при прямом Iпр и обратном Iоб смещении .
Рис.1.1
Эксперимент 2. Измерение тока. Измените схему (рис.1.2). Мультиметр покажет ток диода Iпр при прямом смещении. Переверните диод и снова запустите схему. Теперь мультиметр покажет ток через диод Iоб при обратном смещении. Запишите показания в раздел "Результаты экспериментов".
Рис.1.2
Эксперимент 3. Измерение статического сопротивления диода.
Измерьте сопротивление диода в прямом и обратном подключении, используя мультиметр в режиме омметра. Малые значения сопротивления соответствуют прямому подключению. Показания прямого прямого сопротивления различны для разных шкал омметра. Почему? Эксперимент 4. Снятие вольтамперной характеристики диода.
Рис.1.3
а) Прямая ветвь ВАХ. Измените схему (рис.1.3). Включите схему. Последовательно устанавливая значения ЭДС источника равными 5 В, 4 В, 3 В, 2 В, 1 В, 0.5 В,0 В запишите значения напряжения Iпр и тока Iпр диода в таблицу "Результаты экспериментов". б). Обратная ветвь ВАХ. Переверните диод. Последовательно устанавливая значения ЭДС источника равными 0 В, 5 В, 10 В, 15 В,0 В запишите значения напряжения об и тока об диода в таблицу в). По полученным данным постройте графики Iпр(Uпр) и Iоб(Uоб). г). Постройьте касательную к графику прямой ветви ВАХ при Iпр = 4мА и оцените дифференциальное сопротивление диода по наклону касательной. Проделайте ту же процедуру для Iпр =0.4 мА и Iпр =0.2 мА. Ответы запишите в раздел "Результаты экспериментов". д). Аналогично пункту г) оцените дифференциальное сопротивление диода при обратном напряжении 5 В и запишите экспериментальные данные в раздел "Результаты экспериментов". е). вычислите сопротивление диода на постоянном токе Iпр = 4мА по формуле Rст=Uпр/Iпр и занесите результат в раздел "Результаты экспериментов". ж). Определите напряжение изгиба. Занесите результат в раздел "Результаты экспериментов".Напряжение изгиба определяется из вольтамперной характеристики диода, смещенного в прямом направлении, для точки, где характеристика претерпевает резкий излом. Эксперимент 5. Получение ВАХ на экране осциллографа Измените схему (рис.1.4). Включите схему. На ВАХ, появившейся на экране осциллографа, по горизонтальной оси считывается напряжение на диоде в милливолльтах (канал А),а по вертикальной - ток в миллиамперах (канал В, 1мВ соответствует 1 мА). Обратите внимание на изгиб ВАХ. Измерьте и запишите в раздел "Результаты экспериментов" величину напряжения изгиба.
Рис.1.4
Вопросы к ДИОДАМ
1. Сравните напряжения на диоде при прямом и обратном смещении по порядку величин. Почему они различны? 2. Сравнимы ли измеренные значения тока при прямом смещении с вычисленными значениями? 3. Сравнимы ли измеренные значения тока при обратном смещении с вычисленными значениями? 4. Сравните токи через диод при прямом и обратном смещении по порядку величин. Почему они различны? 5. Что такое ток насыщения диода? 6. Намного ли отличаются прямое и обратное сопротивления диода при измерении их измерении мультиметром в режиме омметра? Можно ли по этим измерениям судить об исправности диода? 7. Существует ли различие между величинами сопротивления диода на переменном и постоянном токе? 8. Совпадают ли точки изгиба ВАХ, полученные с помощью осциллографа и построенные по результатам вычислений?