Лабораторная установка и метод измерений. Основной характеристикой диода является вольтамперная характеристика

Основной характеристикой диода является вольтамперная характеристика. В зависимости от способа получения принято различать статические, динамические и классификационные характеристики.

Наиболее полно выпрямительные свойства диода отражает динамическая ВАХ, дающая зависимость ( ) при приложении к диоду переменного напряжения заданной частоты. На практике часто пользуются классификационными ВАХ, снимаемыми при раздельном положении к диоду переменного напряжения в прямом и обратном направлениях. ВАХ, снятая на постоянном токе, называется статической.

В настоящей работе снимается статическая ВАХ плоскостного диода. Схема применяемой установки показана на рисунке 74.9. На схеме переход от прямого включения к обратному осуществляется переключателем SA2 (положения «пр» и «об»).

Схема лабораторной установки

Рисунок 74.9

Отдельно схемы с соответствующим включением измерительных приборов в прямом и обратном направлениях показаны на рисунке 74.10 а, б. Необходимо обратить внимание на различное включение приборов в обоих случаях.

Схемы измерений при прямом (а) и обратном (б) включениях

а) б)

Рисунок 74.10

В случае пропускного направления амперметр PAизмеряет ток через диод VDи вольтметр PV, но так как внутреннее сопротивление вольтметра значительно больше сопротивления диода, включенного в пропускном направление, ошибка в измерение тока через диод незначительна. При обратном включение внутреннее сопротивление миллиамперметра PmA,измеряющего ток, значительно меньше сопротивления диода, и ошибка в измерении напряжения также незначительна. Амперметр PAв этом случае как измерительный прибор не используется, так как он дает суммарный ток через диод и вольтметр.

Порядок выполнения работы:

1) ознакомиться со схемой установки. Удостовериться, что потенциометр RPстоит в положение, соответствующем минимуму напряжения (выведен в крайнее левое положение) и измерительные приборы (PA, PmA и PV) переключены на самую грубую шкалу;

2) включить постоянное напряжение на стенке и с помощью ключа SA1подать питание на схему;

3) снять ВАХ диода в прямом направлении. Для этого переключатель SA2поставить в положение «пр». Переключить вольтметр на шкалу с пределом измерения 0.75 В и масштабом (множителем) х1.Подать минимально возможное напряжение с помощью потенциометра RP,подобрать шкалу амперметра PA,достаточно чувствительную для измерения тока, и измерить силу тока. Значения Uи I занести в таблицу 74.1. Используя RP, менять величину напряжения через 0,02–0,05 В до 0,35–0,40 В. По мере роста тока переходить на более грубые (с большими пределом измерения) шкалы амперметра. Значения U_при соответствующие величины I_пр занести в таблицу 74.1.

Таблица 74.1

4) снять ВАХ диода в обратном направлении. Поставить переключатель SA2в положение «об». Использовать сначала ту же шкалу вольтметра с пределом 0,75 В и шкалу миллиамперметра PmAв соответствие с величиной I_об.Измерить значения тока через диод VD,меняя напряжение потенциометром сначала через 0,02 – 0,05 В. А выше 0,3 В через 0,1 – 0,2 В. Напряжение поднимать до 1,3 – 1,5 В. Значения U выше 0,75 В измерять либо переключив масштаб шкалы в положение х2, либо переключив предел. Значения U_оби I_обзанестив таблицу 74.2;

Таблица 74.2

5) построить статистическую ВАХ диода на одном графике в прямом и обратном направлениях. Масштаб U_пр и U_об должен быть одинаков, а масштаб I_пр и I_об различен. При построении ВАХ U_пр и I_об откладывают на положительных осях, U_об и I_об на отрицательных;

6) для нескольких значений напряжения, например, 0,1; 0,15; 0,2; 0,25; 0,3; 0,35 В, подсчитать коэффициент выпрямления как отношение тока в пропускном направлении к току в обратном при одном и том же напряжении на диоде.

Результаты занести в таблицу 74.3.

Таблица 74.3

Контрольные вопросы

1. Какова природа электронной и дырочной проводимости в примесных полупроводниках?

2.Объяснить зонные диаграммы собственного и примесных полупроводников.

3. Что представляет собой электронно - дырочный переход?

4. Рассказать о процессах, происходящих в p–n–переходе в состоянии равновесия, Нарисовать и объяснить зонную диаграмму p – n–перехода в равновесии.

5. Рассказать о процессах, происходящих в p–n–переходах при подключении внешнего электрического поля в прямом направлении, в обратном. Объяснить измерения, происходящих в зонных диаграммах p–n–перехода при приложении внешнего поля;

6. Какова ВАХ p–n–перехода? Объяснить ее;

7. Какие бывают p–n–переходы? В каких приборах используются свойства p–n–переходов?

8. Рассказать о применении полупроводниковых диодов;

9. Какие параметры выпрямительных полупроводниковых диодов вы знаете? Какие существуют виды ВАХ диодов?

10. Рассказать о методике снятия ВАХ характеристике в настоящей работе. Каковы различия в схемах, применяемых для снятия ВАХ в прямом и обратном направлениях?