Лабораторные работы по электротехнике

Физика, электротехника
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ
ПОСТОЯННОГО ТОКА
АНАЛИЗ ЦЕПЕЙ ОДНОФАЗНОГО
ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
ТРЕХФАЗНАЯ ЦЕПЬ
ИССЛЕДОВАНИЕ ОДНОФАЗНОГО
ТРАНСФОРМАТОРА
ГЕНЕРАТОР ПОСТОЯННОГО ТОКА
ТРЕХФАЗНЫЙ АСИНХРОННЫЙ
ДВИГАТЕЛЬ
Исследование работы
выпрямительных схем
ИССЛЕДОВАНИЕ УСИЛИТЕЛЯ
ПОСТОЯННОГО ТОКА
Цепи постоянного тока
Контрольная работа
Контрольная работа № 2.
Контрольная работа № 3.
Лабораторный практикум
Резонанс в последовательном
колебательном контуре
 
 
 

Лабораторная работа №9

Исследование характеристик и параметров полупроводниковых диодов

Цель работы: Исследовать основные характеристики и параметры полупроводниковых диодов (ПД), влияние на них температуры окружающей среды.

II. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ТЕОРИИ

1.1. ПД - это электронный прибор, представляющий собой контакт двух полупроводников с разным типом проводимости п и р и обладающий односторонней проводимостью. ВАХ ПД представлены на рис.1. Здесь ВАХ1 - теоретическая характеристика, ВАХ2 - характеристика реального прибора (она учитывает сопротивления объемов полупроводниковой структуры ПД и сопротивления внешних контактов, влияние дополнительного разогрева ПД мощностью, выделяемой в ПД при протекании через него тока, и т.п.).

Примерный вид ВАХ реально ПД показан на рис.1. Пунктиром дана идеализированная ВАХ, соответствующая уравнению:

 (1)

Характеристики отражают основное свойство ПД. В открытом состоянии через ПД протекает значительный прямой ток iпр>0); это состояние обеспечивается подачей на ПД прямого напряжения ипр:

В закрытом состоянии через ПД протекает весьма незначительный обратный ток iобр(i<0), величина которого у германиевых ПД имеет порядок 10-5 - 10-6A, а у кремниевых 10-9 - 10-12A. Закрытое состояние ПД обеспечивается подачей на него обратного напряжения иобр:

Из рисунка 1. видно, что прямая ветвь ВАХ реального ПД сдвинута относительно теоретической характеристики в область более высоких прямых напряжений с резко выраженной величиной порогового напряжения Uпор , т.е. напряжения, при котором возникает заметный прямой ток. У германиевых ПД величина Uпор  0,25 - 0,4 В, у кремниевых ПД - Uпор 0.65 - 0,8 В. Наклон прямой ветви ВАХ при U  Uпор определяется в основном сопротивлением базовой области диода r'Б

Влияние температуры окружающей среды на ВАХ ПД иллюстрирует рисунок 2. При возрастании температуры увеличиваются прямой и обратный токи.

III. ПРОГРАММА ИССЛЕДОВАНИЙ.

3.1. Перед выполнением лабораторной работы нужно ознакомиться со схемой (рис. 3), методами измерений, используемыми измерительными приборами .

3.2 Снять прямую ветвь ВАХ i = f(U) ПД (рис. 3). Эксперимент выполнить для двух ПД - германиевого и кремниевого.

Прямой ток i ПД очень сильно зависит от напряжения (рис. 3), поэтому для ограничения тока iiдon последовательно с ПД необходимо включить ограничительный резистор R=560 Ом. (рис. 3). При проведении эксперимента ВАХ следует снимать, уменьшая ток от предельного значения iiдon до нуля, зафиксировать величину порогового напряжения Uпор(при i =500мкА).Результаты измерений занести в таблицу протокола и построить график полученной зависимости i = f(u).

3.3. Снять обратную ветвь ВАХ ПД i=f(u) для германиевого ПД (рис.3).

Обратный ток ПД слабо зависит от Uобр (рис. 3), поэтому целесообразно снимать обратную ветвь ВАХ, устанавливая напряжения Uобр в интервале от 0 до Uобр и измеряя соответствующие этим напряжениям значения тока; следует иметь в виду, что наиболее сильно изменяется в интервале от U =0 до Uобр = -1 В.

Результаты измерений занести в таблицу протокола и построить график полученной зависимости iобр = f(Uобр).

3.4. Определить по экспериментальным ВАХ при iпр =10 мА значения дифференциального сопротивления

 и сопротивления постоянному току  

для германиевого и кремниевого ПД. ТАБЛИЦА

Германиевый диод

Кремниевый диод

Прямая ВАХ

Обратная вах

прямая вах

Обратная вах

Uпор

UОБР

Uпор

UОБР

iПР

Uпр

iОБР

UОБР

iПР

UПр

iОБР

UОБР

4.Контрольные вопросы.

1.Определение электронной и дырочной проводимости.

2. Что называется р-п переходом?

3. Что называется вольтамперной характеристикой диода?

4.Основное свойство полупроводникового диода?

5. Области применения полупроводникового диода.

Лабораторные и контрольные работы по электротехнике