Лабораторные работы по электронике

Открыть крышку термостата и, установив в ее гнезда германиевый выпрямительный диод Д305, вернуть крышку в исходное положение. Установить переключатель РРП тестера ММ-1 в положение (0С). Подключить к гнездам «TEMP» тестера ММ-1 желтую вилку термопары, соблюдая при этом «ключ» ее включения. Подключить термостат к гнездам “p” и “n” монтажного шасси с помощью соединительных проводов термостата, имеющих на конце аналогичные обозначения. Предъявить собранную схему преподавателю для проверки.

  После проверки схемы преподавателем включить тестер ММ-1 нажатием красной кнопки (on/off). Включить термостат, для этого переключатель «Х» установить в положение «Вкл.», а переключатель «У» - в положение «ОХЛАЖДЕНИЕ». Когда показания на цифровом табло тестера ММ-1 достигнут значений -20С≤Токр.ср.≤00С, по аналогии с пунктом 3.3 провести исследование обратной ветви ВАХ германиевого выпрямительного диода Д305. Результаты измерений занести в таблицу 1.3.

Отметить Iобр при Uобр = -0,2В.

 Таблица 1.3

Токр. ср (0С)

Тип диода

Uобр, В

0

- 0,2

-1

………

-10

Д305

Iобр, mA

0

Закончив измерения, установить R9 в крайнее левое положение, выключить источник питания Е-1 и тестеры ММ-2 и ММ-3. Термостат и тестер ММ-1 не выключать.

3.5. Собрать схему, изображенную на рис. 1.5,а. Переключатель РРП тестера ММ-2 установить в секторе “V=” на предел измерения 2В. Переключатель РРП тестера ММ-3 установить в секторе “A=” на предел измерения 10А, при этом, красный щуп тестера ММ-3 установить в красное гнездо «А». Установить переключатель П2, расположенный на монтажном шасси, в положение «Пр. ветвь ВАХ ГД, КД, КС». Предъявить собранную схему преподавателю для проверки.

После проверки схемы включить источник питания Е-1 и тестеры ММ-2 и ММ-3. По аналогии с пунктом 3.2 провести исследование прямой ветви ВАХ германиевого выпрямительного диода Д305 при пониженной температуре окружающей среды. Результаты измерений занести в таблицу 1.4.

Установить R9 источника питания Е-1 в крайнее левое положение. Заменить германиевый выпрямительный диод Д305 на кремниевый выпрямительный диод КД202А. Через (10–15) мин исследовать прямую ветвь ВАХ диода КД202А при пониженной температуре. Результаты измерений занести в таблицу 1.4.

 Таблица 1.4

Токр. ср (0С)

Тип диода

Iпр, A

0

0,01

………

0,28

Д305

Uпр, В

0

КД202А

Uпр, В

0

 

Закончив измерения, установить R9 в крайнее левое положение, выключить термостат, источник питания Е-1 и тестеры: ММ-1, ММ-2 и ММ-3.

Обработка результатов измерений

4.1. Вольт – амперные характеристики исследуемых диодов следует строить как зависимость тока, протекающего через диод, от напряжения, приложенного к диоду. Прямую и обратную ветвь ВАХ следует строить на одном графике в I и III квадрантах соответственно, используя при этом разные масштабы.

4.2. Определить дифференциальное сопротивление r i.пр = ΔUпр / ΔIпр на прямой ветви каждого диода для точки, соответствующей значению прямого тока Iпр = 200mA. Приращения тока ΔIпр и прямого напряжения ΔUпр брать такими, чтобы не выйти за пределы линейного участка ВАХ (рис. 1.2).

4.3. На графике ВАХ германиевого диода, полученной экспериментально, построить прямую ветвь теоретической ВАХ, которая рассчитывается по формуле (1.1). Для расчета прямой ветви теоретической ВАХ германиевого диода необходимо в формулу (1.1) подставлять следующие значения постоянных и переменных величин:

  I0 - обратный ток насыщения диода; (значение I0 определяется по обратной ветви ВАХ германиевого диода, снятой при комнатной температуре, для Uобр = -5В);

  φт - температурный потенциал, равный 0,026В при комнатной температуре;

  Uпр – прямое напряжение, прикладываемое к диоду; (значения Uпр берутся в интервале от 0 до 0,2В с шагом 0,02В).

Содержание отчета

 Отчет должен содержать:

Наименование и цель работы;

Схемы измерений;

Таблицы измеренных и расчетных данных;

Графики ВАХ диодов, построенных для разных Токр. ср ;

График ВАХ германиевого выпрямительного диода, рассчитанный по формуле (1.1);

Рассчитанные значения дифференциальных сопротивлений исследованных диодов;

Краткие выводы по результатам проделанной работы.

Контрольные вопросы

Объясните механизм образования p-n-перехода. Почему на p-n-переходе возникает контактная разность потенциалов и от чего она зависит?

Какие физические процессы вызывают прохождение через диод прямого и обратного токов?

Нарисуйте и объясните энергетическую диаграмму p-n-перехода в отсутствие внешнего напряжения, при приложении напряжения в прямом и обратном направлении.

Объясните влияние температуры и концентрации примесей на толщину p-n-перехода и величину контактной разности потенциалов.

Поясните причины отличий ВАХ реального полупроводникового диода от ВАХ p-n-перехода, рассчитанной с помощью уравнения (1.1).

Чем отличаются ВАХ германиевого и кремниевого выпрямительных диодов и почему?


На главную