Исследование статических характеристик полупроводниковых диодов

1. Цель работы

Изучить устройство полупроводникового диода, физические процессы, происходящие в нем, характеристики, параметры, а также типы и применение полупроводниковых диодов.

2. Подготовка к работе

Изучить следующие вопросы курса:

1. Электрические свойства полупроводников. Собственные и примесные полупроводники.
2. Электронно-дырочный переход, его характеристики и параметры. Прямое и обратное включение p-n перехода. Потенциальные диаграммы.
3. Вольтамперные характеристики и параметры полупроводниковых диодов, выполненных из различных материалов.
4. Влияние температуры на характеристики и параметры диодов.
5. Типы полупроводниковых диодов, их особенности и характеристики. Назначение и применение диодов различных типов.

Ответить на следующие контрольные вопросы:

1. Что такое собственная и примесная проводимость полупроводника?
2. Объяснить образование электронно-дырочного перехода.
3. Что такое контактная разность потенциалов? Как она образуется?
4. Чем определяется толщина p-n перехода?
5. Нарисовать потенциальную диаграмму p-n перехода в состоянии равновесия и при включении его в прямом и обратном направлениях?
6. Сравнить теоретическую и реальную вольтамперную характеристики диода.
7. Сравнить вольтамперные характеристики диодов, изготовленных из Ge, Si и Ga As.
8. Нарисовать и объяснить вольтамперные характеристики диода для двух различных значений температуры.
9. Нарисовать и объяснить вольтамперные характеристики диода; указать участки, которые соответствуют состоянию электрического и теплового пробоя.
10. Перечислить основные параметры полупроводниковых диодов ( номинальные и предельные).
11. Дать определение дифференциальных параметров и пояснить их физический смысл.
12. Что такое барьерная и диффузионная емкости диода? Дать определение.
13. Объяснить принцип действия и особенности применения полупроводниковых диодов различных типов: выпрямительных, высокочастотных, импульсных, стабилитронов, варикапов.
14. Рассказать об особенностях устройства выпрямительных и высокочастотных диодов.
15. Нарисовать и объяснить характеристику стабилитрона. Показать на ней рабочий участок.
16. Нарисовать условные обозначения выпрямительных диодов, стабилитронов, варикапов и схемы их включения.
17. Какими способами можно увеличить допустимую мощность, рассеиваемую диодом?

Литература

1. Электронные, квантовые приборы и микроэлектроника. /Под редакцией Федорова Н.Д. -М: Радио и связь, 1998. Стр. 11-66.
2. Электронные приборы. /Под редакцией Шишкина Г.Г. -М.: Энергоатомиздат, 1989. Стр. 12-43, 54-88, 97-129.
3. Батушев В.А. Электронные приборы. -М.: Высшая школа, 1980. Стр. 29-85.
4. Конспект лекций.

3. Схемы исследования

На рисунке 1.1 и 1.2 приведены схемы для снятия вольтамперных характеристик диода в прямом и обратном включениях соответственно, которые изображаются на экране дисплея. Необходимость использования двух схем для снятия прямой и обратной ветвей вольтамперной характеристики вызвана тем, что напряжение на диоде при прямом включении меняется незначительно и при этом удобно воспользоваться источником тока, а во втором случае обратный ток меняется незначительно, а напряжение меняется в широких пределах, поэтому применяется источник напряжения.

Рисунок 1.1- Схема для исследования диодов в прямом включении.

Рисунок 1.2 - Схема для исследования диодов при обратном вкючении.

4. Порядок проведения экспериментов

1. Для снятия вольтамперных характеристик диодов при прямом включении собрать схему ("Рисунок 1.1").

2. Последовательно снять вольтамперные характеристики диодов согласно указанного варианта (приложение 1). Для этого подвести стрелку к обозначению диода, нажать два раза левую клавишу мыши. Появится диалоговое окно с типами диодов, выделить диод согласно варианта и ввести этот тип диода нажатием клавиши Enter или подвести мышью стрелку к надписи ОК и нажать левую клавишу.

3. Подвести стрелку на выключатель "PAUSE","1"(в правом верхнем углу дисплея), нажать левую клавишу мыши и в окне измерительного прибора появятся результат. Занести его в таблицу 1.1а. Пример таблицы приведен ниже. Подвести стрелку на источник тока, нажать левой клавишей мыши два раза, на экране дисплея появится диалоговое окно, установить ток источника I_ПР=1 мА. Произвести измерение напряжения U_ПР. Затем установить последующие токи и провести измерения.

Таблица 1.1а - Диод D7A

UПР, мВ	0	36	125,5	210,9	253,7	282	304,3	323,3
IПР, мА	0	0,1	1	5	10	15	20	25

Провести исследование второго диода.

Таблица 1.1б - Диод D226A

UПР, мВ	0	429	502,3	560,2	591,7	614,3	633,2	650,2
IПР, мА	0	0,1	1	5	10	15	20	25

4. Определить, какой тип диода выполнен из германия, какой из кремния.

5. Собрать схему для снятия вольтамперных характеристик диодов при обратном включении (² Рисунок 1.2² ). Снять вольтамперные характеристики диодов, результаты измерений занести в таблицы 1.2а и 1.2б.

Таблица 1.2а - Диод D7A

UОБР, В	0	0,1	0,2	0,5	1	5	10	20	25
IОБР, мкА	0	85,5	97,7	99,9	100	100,4	101,3	103	103

Таблица 1.2б- Диод D226A

UОБР, В	0	0,1	0,2	0,5	1	5	10	20	25
IОБР, мкА	0	0,014	0,028	0,056	0,111	0,888	1,77	3,55	3,55

5. Указания к составлению отчета

1. Привести схемы исследования полупроводниковых диодов.
2. Привести таблицы с результатами измерений.
3. На графике №1 построить вольтамперные характеристики германиевого и кремниевого диодов, используя различный масштаб по осям напряжения и тока для прямого и обратного включений. Пример построения характеристик показан на рисунке 1.3.

Рисунок 1.3- Вольт-амперная характеристика исследуемых диодов.

назад| главная | вперед