- •Методичний посібник до виконання лабораторних робіт
- •1 Пояснювальна записка
- •2 Вимоги до оформлення звіту
- •3 Інструкція з техніки безпеки
- •Лабораторна робота № 1 Дослідження стабілітрона
- •3 Схема дослідження
- •4 Основні теоретичні положення
- •5 Послідовність виконання роботи
- •6 Контрольні питання
- •Лабораторна робота № 2 Дослідження імпульсного діода
- •3 Схема дослідження
- •4 Основні теоретичні положення
- •5 Послідовність виконання роботи
- •6 Контрольні питання
- •Лабораторна робота № 3 Дослідження варикапа
- •3 Схема дослідження
- •4 Основні теоретичні положення
- •5 Послідовність виконання роботи
- •6 Контрольні питання
- •Лабораторна робота № 4 Дослідження тунельного діода
- •3 Схема дослідження
- •4 Основні теоретичні положення
- •5 Послідовність виконання роботи
- •6 Контрольні питання
- •Лабораторна робота № 5 Дослідження біполярного транзистора
- •3 Схема дослідження
- •4 Основні теоретичні положення
- •5 Послідовність виконання роботи
- •6 Контрольні питання
- •Лабораторна робота № 6 Дослідження польового транзистора
- •3 Схема дослідження
- •4 Основні теоретичні положення
- •5 Послідовність виконання роботи
- •6 Контрольні питання
- •Лабораторна робота № 7 Дослідження тиристора
- •3 Схема дослідження
- •4 Основні теоретичні положення
- •5 Послідовність виконання роботи
- •6 Контрольні питання
- •Лабораторна робота № 8 Дослідження електровакуумного тріода
- •3 Схема дослідження
- •4 Основні теоретичні положення
- •6 Контрольні питання
- •Лабораторна робота № 9 Дослідження тонкоплівкових резисторів
- •3 Основні теоретичні положення
- •5 Послідовність виконання роботи
- •6 Контрольні питання
- •Лабораторна робота № 10 Дослідження тонкоплівкових конденсаторів
- •3 Основні теоретичні положення
- •5 Послідовність виконання роботи
- •6 Контрольні питання
Лабораторна робота № 4 Дослідження тунельного діода
1 Мета роботи: вивчення принципу дії та особливостей роботи тунельного діода, дослідження характеристик та визначення основних параметрів
2 Обладнання: 1 Лабораторний макет;
2 Міліамперметр;
3 Мілівольтметр;
4 Джерело живлення;
5 Потенціометр.
3 Схема дослідження
Рисунок 1 – Cхема дослідження тунельного діода
4 Основні теоретичні положення
Тунельні діоди - це н/п діоди, в яких носії переходять через p-n перехід внаслідок тунельного ефекту, і на ВАХ яких є ділянка з негативним диференційним опором.
Принцип дії базується на тунельному ефекті, який обумовлений хвильовими властивостями електрону, тобто якщо р-n перехід досить тонкий, то вже при порівняно невисокій запірній напрузі виникає поле достатньої напруженості, щоб викликати тунельне проходження електронів крізь перехід, без зміни власної енергії. Електрони переходять через p-n перехід, навіть якщо їх власна енергія менша за вищий енергетичний рівень потенціального бар’єру p-n переходу.
Тунельний ефект спостерігається у вироджених напівпровідниках з дуже великою концентрацією домішок. В таких напівпровідниках товщина запірного шару дуже мала (d ≤ 0,01 мкм). В якості напівпровідникового матеріалу використовується германій, арсенід галія.
Основні параметри:
- піковий струм І1 - прямий струм в точці максимуму ВАХ;
- струм западини І2 - прямий струм у точці мінімуму ВАХ;
- напруга піку U1 - пряма напруга, яка відповідає піковому струму;
- напруга западини U2 - пряма напруга, яка відповідає мінімальному струму;
- напруга розкриву Uр - пряма напруга на другій гілці підйому при струмі, що дорівнює піковому;
- ємність діоду Сд - сумарна ємність переходу і корпусу діода при заданій напрузі зміщення.
Застосування тунельного діода: генератори; підсилювачі НВЧ; перемикальні пристрої.
ВАХ тунельного діода представлена на рис.2.
Рисунок 2 – Вольт-амперна характеристика тунельного діода
Тунельний діод вмикається у прямому напрямку. Прямий струм діода складається з тунельного та дифузійного. Зворотний струм має таке саме значення, як і прямий, тобто тунельний діод не володіє однобічною провідністю.
Диференційний опір визначається як .
На ділянці АВ ВАХ опір тунельного діода від’ємний – при збільшенні напруги сила струму зменшується.
5 Послідовність виконання роботи
5.1 Зібрати схему дослідження тунельного діода.
5.2 Зняти ВАХ тунельного діоду
5.2.1 Встановити перемикач S1 в положення, що відповідає підключенню мінімального опору R2΄ навантаження в колі діода.
5.2.2 Змінюючи потенціометром напругу, що подається на тунельний діод від джерела живлення, провести вимірювання напруги і струму на діоді не менше, ніж для п’яти точок. При вимірюванні переконатись, що в досліджуваній характеристиці наявні пік і западина за значеннями струму. Занести виміряні параметри у відповідну графу таблиці 1.
5.2.3 Встановити перемикач S1 в положення, що відповідає підключенню середнього опору R2΄΄ навантаження в колі діода.
5.2.4 Повторити вимірювання аналогічно пункту 5.2.2.
5.2.5 Встановити перемикач S1 в положення, що відповідає підключенню найбільшого опору R2΄΄΄ навантаження в колі діода.
5.2.6 Повторити вимірювання аналогічно пункту 5.2.2.
Таблиця 1
№ |
R2΄ = 39 Ом |
R2΄΄ = 64 Ом |
R2΄΄΄ = 82 Ом |
|||
U , мВ |
І , мА |
U , мВ |
І , мА |
U , мВ |
І , мА |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
RД, Ом |
|
|
|
5.3 Побудувати за знятими точками струмів і напруг три ВАХ діода для кожного значення опору навантаження R2. Побудови виконувати на міліметровому папері в одній системі координат.
5.4 Визначити основні параметри тунельного діоду окремо для кожної ВАХ:
- піковий струм;
- пікову напругу;
- струм западини;
- напругу западини;
- напругу розкриву Uр;
- диференційний опір Rд .
За розрахованими диференційними опорами для кожної ВАХ розрахувати середнє значення диференційного опору:
.