03 Исследование характеристик полупроводниковых диодов (Лабораторный практикум)

Порядок проведения работы

1. Получить у преподавателя полупроводниковые диоды типа:

– плоскостной германиевый диод (Д7; Д310; ДГ-Ц-24…27);

– точечный германиевый диод (ДГ-Ц10; Д2; Д8; Д18; Д20) или кремниевый (Д106);

– кремниевый стабилитрон (Д808-Д811; Д814; С133; 2С147; 2С168; 2М515; 2С218Ц).

2. Включить характериограф ручкой "SCALE ILLUM" и установить нужную интенсивность подсветки координатной сетки на экране. После прогрева прибора и появления на экране горизонтальной линии отрегулировать (при необходимости) фокусировку и яркость луча ручками "FOCUS" и "INTENSYTY". С помощью ручек управления горизонтальным и вертикальным отклонением луча "VERT. POS." и "HOR. POS." установить нулевую (левую) яркостную точку в левый нижний угол координатной сетки экрана. Переключатель "OFF" поставить в среднее положение. При этом гнезды, к которым присоединяются исследуемые приборы, отключены от внутренних цепей и напряжение на них не подается.

2. Через переходные колодки подсоединить первый исследуемый диод к гнездам характериографа. Диод подсоединяется анодом (красный контакт) к гнезду С, катодом - к гнезду Е. Установить нужную полярность напряжения, подаваемого на прибор. Одновременно может наблюдаться только прямая или обратная ветвь вольтамперной характеристики (ВАХ). Для снятия прямой ветви ВАХ ручку "COLLECTOR SUPPLY" поставьте в положение "+AC" (Alternating current); Для снятия обратной ветви - в положение "-AC" (Alternating current). Установить нужные масштабы по осям. Масштаб напряжений (ось абсцисс) устанавливается с помощью ручки "HOR. VOLTS/DIV", а масштаб токов (ось ординат) – с помощью ручки"VERT. CURRENT/DIV". Для прямой ветви рекомендуются масштабы:

– для напряжений – 0,1 В/дел;

– для токов - ! мА/дел;

а для обратной:

– для напряжений – 1 В/дел;

– для токов – 5 мкА/дел.

3. Подать на исследуемый прибор напряжение, поставив переключатель "OFF" в левое или правое положение, смотря по тому, к каким гнездам – левым или правым – подключен исследуемый прибор. На экране должна появиться ВАХ. Яркая точка, из которой она начинается, будет соответствовать нулевому напряжению на исследуемом приборе. Зарисовать на миллиметровке на одном графике прямую и обратную ветвь ВАХ.

4. Проделать аналогичные операции и для других диодов и на том же графике нарисовать их ВАХ. При этом для стабилитрона снимается только прямая ветвь ВАХ.

5. Для прямых ветвей провести (самостоятельно) нагрузочную характеристику I=(E-U)/R_нагр , так, что бы она пересекала все ВАХ на прямолинейных участках.

В точках пересечения нагрузочной характеристики с ВАХ вычислить:

– сопротивление постоянному току R=U/I (Ом);

– дифференциальное сопротивление (сопротивление переменному току) r=∆u/∆i (Ом);

– крутизну прямой ветви ВАХ S=∆i/∆u (мА/В).

Для обратной ветви ВАХ определить обратное сопротивление диодов R_обр=U_обр/I_обр при U_обр=10 В.

6. Заполнить сравнительную таблицу:

7. Определить напряжение стабилизации стабилитрона. Для этого на экране характериографа получите обратную ветвь ВАХ, установив масштабы:

- для напряжений – 2 В/дел;

- для токов – 1 мА/дел.

Зарисовать полученную ВАХ и определить напряжение стабилизации стабилитрона.

U_СТАБ

U_ОБР, В -10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0

8. Получить у преподавателя туннельный диод:

Переключатель "OFF" поставить в среднее положение. Через переходную колодку подсоединить диод к гнездам характериографа. Диод подсоединяется анодом (красный контакт) к гнезду С, катодом - к гнезду Е. При исследовании туннельного диода снимается только прямая ветвь ВАХ. Ручку "COLLECTOR SUPPLY" поставьте в положение "+AC" (Alternating current). Для снятия ВАХ рекомендуются масштабы:

- для напряжений – 0,1 В/дел;

- для токов - 1 мА/дел.

Подайте на исследуемый прибор напряжение, поставив переключатель "OFF" в левое или правое положение, смотря по тому, к каким гнездам – левым или правым – подключен исследуемый прибор. Зарисовать на миллиметровке полученную ВАХ и определить величину отрицательного сопротивления по формуле: r_ОТР= , (Ом), где U₁ и I₁ – напряжение и ток в максимуме, U₂ и I₂ - напряжение и ток в минимуме.

ОТЧЕТ

по лабораторной работе студент:

группа:

дата:

тема: ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ДИОДОВ

1. Схема эксперимента.

1. Прямые ветви ВАХ плоскостного, точечного диодов и стабилитрона.

1. Обратные ветви ВАХ плоскостного и точечного диодов.

1. Сравнительная таблица экспериментальных параметров.

1. Рабочий участок ВАХ стабилитрона.

Напряжение стабилизации U_ст=

1. П рямая ветвь ВАХ туннельного диода.

Расчет отрицательного дифференциального сопротивления

r_отр= =

8