Исследование вольт-амперных характеристик полупроводниковых диодов: Методические указания к выполнению лабораторного практикума по дисциплине «Твердотельная электроника»

Страницы работы

21 страница (Word-файл)

Содержание работы

Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра автоматизированного электропривода                                                     и промышленной электроники

ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЛЬТ-АМПЕРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК               ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ДИОДОВ

Методические указания к выполнению лабораторного практикума по дисциплине «Твердотельная электроника»

Специальности «Промышленная электроника» (200400)

Новокузнецк

2004


Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра автоматизированного электропривода                                                     и промышленной электроники

ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЛЬТ-АМПЕРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК               ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ДИОДОВ

Методические указания  к выполнению лабораторного практикума по дисциплине «Твердотельная электроника»

Специальности «Промышленная электроника» (200400)

Новокузнецк

2004


УДК 621.314.6 (075)

              И89

Рецензент:

к.т.н., доцент заведующий кафедрой                                                   электротехники и электрооборудования, СибГИУ

Кипервассер М.В.

И89 Исследование вольт-амперных характеристик полупроводниковых диодов: Метод. указ./ Сост.: О.А. Игнатенко, Е.В. Кошев: СибГИУ.- Новокузнецк, 2004.-19с., ил.

Рассматриваются вопросы экспериментального исследования       вольт-амперных характеристик полупроводниковых диодов, стабилитронов, стабисторов

Приведены основные технические данные и метрологические характеристики блока характериографа Я4С - 92 осциллографа C1 - 122, необходимые для исследования вольт-амперных характеристик полупроводниковых диодов, стабилитронов, стабисторов, варикапов.

Предназначены для студентов специальности "Промышленная электроника"(200400) всех форм обучения.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Основу полупроводникового диода составляет электронно-дырочный переход (p-n переход), лежащий на границе между двумя полупроводниковыми слоями с разным типом проводимости: электронной и дырочной в едином монокристалле полупроводника (рисунок 1)


Рисунок 1 – Электронно-дырочный p -n переход

Ток через переход пропорционален плотности и площади перехода

I = iS = i0S (e qU/kT - 1) = I0 (e qU/kT - 1),                         (1)

где       I0 – называют тепловым током насыщения;

U - внешнее приложенное напряжение;

q – заряд электрона;

k – постоянная Больцмана;

T – абсолютная температура, ºК

Статические вольт-амперные характеристики полупроводникового диода показаны на рисунке 2.


Рисунок 2 – Статические вольт-амперные характеристики полупроводникового диода

Уравнение  прямой ветви вольт-амперной характеристики диода:

,                                    (2)

где rБ  -  омическое сопротивление базы диода.

При обратном напряжении тепловой ток I0 составляет  часть  обратного  тока p–n–перехода IОБР Для теплового тока справедлива зависимость:

 ,                                                      (3)

где ΔТ = Т – Т0;

 - тепловой ток при температуре Т0;

α – постоянный коэффициент (для германия αGe ≈0.09 К-1  при Т<350 К, для кремния αSi ≈0.13 К-1  при Т<400 К).

Для инженерных расчетов  обратного тока в зависимости от температуры окружающей среды можно пользоваться упрощенным выражением:

 ,                                           (4)

где Т* - приращение температуры, при котором обратный ток  удваивается (Т* ≈ 8 – 10  для германия и Т* ≈ 6 – 7  для кремния)

Статическое сопротивление в любой точке определяется как:

Rст = U / I= φT en / I (I / I0 +1)                                         (5)

Стабилитрон предназначен для работы при обратных напряжениях, превышающих напряжение пробоя перехода. Такой режим  работы становится возможным, если усилить теплоотвод от перехода, ограничить величину обратного тока внешним сопротивлением.

Вольт-амперная характеристика стабилитрона представлена на  рисунке 3.

Рисунок 3 – ВАХ стабилитрона

Стабисторы,  как и стабилитроны, предназначены для  стабилизации напряжения. Однако в отличии от последних в них используется специальная форма прямой ветви вольт-амперной характеристики. Поэтому стабисторы работают  при прямом напряжении и позволяют стабилизировать малые напряжения (0,35 – 1,9 В).

Варикап – это полупроводниковый диод, применяемый в качестве электрического конденсатора, управляемого  напряжением.  В варикапе используется зависимость емкости перехода от обратного  напряжения

Похожие материалы

Информация о работе

Тип:
Методические указания и пособия
Размер файла:
3 Mb
Скачали:
0