5. Меры безопасности.

5.1. При эксплуатации лабораторного стенда 87Л - 01 необходимо соблюдать «Правила эксплуатации электроустановок и правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок».

5.2. Лабораторный стенд эксплуатировать только в помещениях без повышенной опасности (по степени поражения током).

5.3. Все работы на изделии проводить только после надежного закрепления его на столе.

5.4. Винт заземления на корпусе изделия соединить с контуром заземления изолированным медным проводом (сечением не менее 1,5 мм² ).

5.5. Включение питания лабораторного стенда и выполнение работ производить только после разрешения преподавателя.

5.6. Сборку рабочих схем производить в такой последовательности: произвести все соединения на сменной панели, подключить измерительные приборы и источники сигналов, затем подключить собранную схему к клеммам источников питания.

Разборку рабочих схем производить в обратной последовательности.

5.7. Сборку и разборку схем лабораторных работ (рабочих схем) производить только при отключенном питании !

5.8. Не допускать токов и напряжений при работе с лабораторным стендом более указанных в табл. 1, 2 и 3.

Раздел 1. Полупроводниковые приборы Лабораторная работа № 1 Исследование полупроводниковых диодов

(продолжительность – 4 часа)

Цель работы:

Исследование характеристик полупроводниковых диодов (германиевого и кремниевого), стабилитрона.

Оборудование:

Учебно-лабораторный стенд «Луч» – 87Л – 01; сменные панели № 1, 2, 3; съемные элементы (диоды полупроводниковые Д7, Д9, КД103А; стабилитрон Д814А).

Задание:

1) Изучить принцип действия электронно-дырочного перехода.

2) Ознакомиться по справочнику с вольт-амперными характеристиками выпрямительных диодов и стабилитрона.

Теория:

Диодами называются двухэлектродные элементы электрической цепи, обладающие односторонней проводимостью тока. По назначению полупроводниковые диоды делятся на выпрямительные диоды малой, средней и большой мощности, импульсные диоды и полупроводниковые стабилитроны.

Идеализированная ВАХ диода (рис.1а) описывается в аналитической форме:

I_a = I_s(exp(U/φ_т) – 1), где

I_s – ток насыщения, создаваемый неосновными носителями заряда;

φ_т – тепловой потенциал.

В

10 11

реальных диодах прямая и обратная ветви ВАХ отличаются от идеализированной. На прямую ветвь ВАХ диода оказывает влияние объемное сопротивление слоев p-n структуры, увеличивающее падения напряжения U_a на диоде.

Н а обратную ветвь ВАХ диода оказывает влияние ток утечки через поверхность p-n перехода и генерация носителей заряда, которая является причиной возможного пробоя p-n перехода.

Рис. 1а

К основным параметрам выпрямительных диодов относятся:

- I_a.max – максимально допустимый прямой ток;

- U_a – значение постоянного напряжения на диоде при заданном постоянном прямом токе;

- I_обр.max – максимально допустимый обратный ток;

- U_обр.max – максимально допустимое значение обратного напряжения;

Дифференциальное сопротивление R_диф = ΔU_a/ΔI_a – это отношение приращения напряжения на диоде к вызвавшему его малому приращению тока.

Промышленностью выпускаются германиевые и кремниевые диоды. Преимущества кремниевых диодов: малые обратные токи, возможность использования при более высоких температурах окружающей среды и больших обратных напряжениях, большие допустимые плотности прямого тока (60-80 А/см² против 20-40 А/см² у германиевых).

Преимущества германиевых диодов: малое падение U_a напряжения при пропускании прямого тока (0,3-0,6 В против 0,8-1,2 В у кремниевых).

Обозначение полупроводниковых диодов состоит из шести элементов:

Первый элемент: буква, указывающая, на основе какого полупроводникового материала выполнен диод;

Второй элемент: буква, обозначающая подклассы диода;

Третий элемент: цифра, определяющая назначение диода. У стабилитрона – мощность рассеяния.

Четвертый и пятый элементы: цифры, определяющие порядковый номер разработки (у стабилитрона - номинальное напряжение стабилизации);

Шестой элемент: буква, показывающая деление технологического типа на параметрические группы.

Стабилитрон обладает следующими параметрами:

А) Напряжение стабилизации (Uст) при протекании заданного тока стабилизации;

Б) Минимальное и максимальное значение токов стабилизации

I_max ≈ P_max/U_ст

Imin опеределяет состояние устойчивого пробоя p-n перехода

В) Дифференциальное сопротивление. Чем оно меньше, тем лучше осуществляется стабилизация напряжения

Г) Статическое сопротивление в рабочей точке (R_статич = U_стаб/I_cтаб)

Д) Температурный коэффициент напряжения – изменение напряжения стабилизации при изменении температуры окружающей среды на 1⁰С при постоянном значении тока.

В АХ стабилитрона показана на рис.1б

∆Uст

I_ст.min

∆Iст

I_ст.max

Рис. 1б

12 13