Полупроводниковые приборы

Страницы работы

13 страниц (Word-файл)

Фрагмент текста работы

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра Автоматики

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

«Полупроводниковые приборы»

Вариант 4

Выполнили студенты гр. АМ-709

Астафьев С.С., Кравченко И.И., Чугунов М.В.

Преподаватель: Мальцев В.А.

Новосибирск

2009


ЦЕЛЬ РАБОТЫ: изучение полупроводниковых приборов

1. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ПОСТРОЕНИЕ ВАХ ДИОДА

Схема 1. Прямое включение диода D1N4937GP.

Таблица 1. D1N4937GP

E,В

0,3

0,5

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Iд,мА

0,08467

0,2873

1,071

2,905

4,821

6,765

8,723

10,96

12,66

14,64

16,61

18,6

Uд, мВ

257,7

356,4

464,7

547,3

589,3

617,5

638,6

655,6

669,7

681,8

692,4

701,9

График 1. Прямая ветвь ВАХ диода D1N4937GP

Схема 2. Прямое включение диода SB360.

Таблица 2. SB360

E, В

0,3

0,5

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Iд,мВ

0,3737

0,7064

1,614

3,523

5,471

7,435

9,407

11,38

13,37

15,35

17,34

19,32

Uд,мВ

113,2

146,8

193,1

238,4

264,3

282,5

296,4

307,7

317,2

325,5

332,7

339,2

График 2. Прямая ветвь ВАХ диода SB360

Схема 3. Обратное включение диода D1N4937GP.

Таблица 3. D1N4937GP.

E,мВ

10

20

50

100

200

500

700

800

1000

2000

5000

I,мкА

0,44

0,831

1,767

2,752

3,6

3,965

4,001

4,014

4,037

4,139

4,44

U,мВ

9,78

19,58

49,12

98,62

198,2

498

698

798

998

1998

4998

График 3. Обратная ветвь ВАХ диода D1N4937GP.

Схема 4. Обратное включение диода SB360.

Таблица 4. SB360

E,мВ

10

20

50

100

200

500

700

800

1

2

5

I,мкА

6,87

13,24

29,43

47,55

62,04

65,76

65,9

65,94

65,98

66,09

66,4

U,мВ

6,565

13,38

35,28

76,23

169

467,1

667

767

967

1967

4967

График 4. Обратная ветвь ВАХ диода SB360

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ПОСТРОЕНИЕ ВАХ СТАБИЛИТРОНА.

Схема 5. Обратное включение стабилитрона.

Таблица 5.

E,мВ

0,3

0,5

1

2

3

4

5

6

6,1

6,3

I,мкА

99,87

100

100,1

100,2

100,3

100,4

100,5

100,6

169,5

506,1

U,В

0,25

0,45

0,95

1,95

2,95

3,95

4,95

5,95

6,015

6,047

6,5

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

870,7

1814

3738

5678

7623

9573

11520

13480

15430

17390

19340

6,065

6,093

6,131

6,161

6,188

6,214

6,238

6,262

6,285

6,307

6,33

График 5. Обратная ветвь ВАХ стабилитрона.

3. ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ

Схема 6. Параметрический стабилизатор напряжения.

Таблица 6.

R-нагрузки, Ом

I-нагрузки, мА

U-нагрузки, В

I-стаб, мА

I-сумм, мА

100

49,92

4,992

0,1

50,02

300

21,28

6,383

24,11

45,39

1000

6,537

6,537

38,34

44,88

График 6. Нагрузочная характеристика.

2. СНЯТИЕ ОСЦИЛЛОГРАММЫ ДИОДНОГО ОГРАНИЧИТЕЛЯ.

Схема 6. Диодный ограничитель.

Рисунок 1. Осциллограмма входного и выходного напряжения.


РАСЧЁТ


Прямое включение диода

D1N4937GP (при 15 мА)

D1N4937GP (при 0,5 мА)

SB360 (при 15 мА)

SB360 (при 0,5 мА)

Обратное включение диода

D1N4937GP (при 3В)

SB360 (при 3В)

Стабилитрон (точка 1)

Стабилитрон (точка 2)

Диодный ограничитель

   

 



Таблица 7. Результаты расчетов ВАХ диодов.

Епр, мВ

Rпр1, Ом

rпр1, Ом

Rпр2, Ом

rпр2, Ом

Rобр, кОм

rобр, МОм

Iобр, мкА

Si D1N4937GP

597

45

5,2

830

134

705

8,57

4,25

Ge SB360

268

21,6

3,73

262

114

45,5

10

66

Таблица 8. Результаты расчета обратной ветви ВАХ стабилитрона.

Uст, В

R1, кОм

r1, МОм

R2, Ом

r2, Ом

6,11

30

10,17

418

11,33


ВЫВОД

1.         Экспериментальное построение ВАХ диода.

При прямом включении диодов D1N4937GP  и SB360 на их вольт-амперных характеристиках видно различие в напряжении «пятки» диодов, что объясняется различием полупроводниковых материалов, из которых изготовлены диоды. При обратном включении диодов на ВАХ наблюдается различие в величине их теплового тока. При этом для одного диода характерно, что, чем больше его «пятка», тем меньше тепловой ток. Это соответствует формуле: Uд=φтln((Iд+Io)/Io). Проанализировав оба графика, приходим к выводу, что диод SB360  – германиевый, а D1N4937GP  – кремниевый, так как «пятка» SB360 меньше «пятки» D1N4937GP, а для теплового тока наблюдается обратное соотношение.

При прямом включении сопротивление постоянному току определяется по формуле Rпр= Uд/Iд. Таким образом, сопротивление будет расти с уменьшением прикладываемого к диоду напряжения (диод будет приближаться к закрытому состоянию). У разных диодов при одинаковом приложенном напряжении сопротивление постоянному току будет больше у того, у которого меньше значение теплового тока.

При прямом включении сопротивление переменному току определяется по формуле rпр=dU/dI= φт/ (Iд+Io). Следовательно, сопротивление растёт с уменьшением протекающего через диод тока, а у разных диодов при одинаковом протекающем токе сопротивление переменному току будет больше у того, у кого меньше значение теплового тока.

Сопротивление постоянному току при обратном включении определяется по закону Ома, и, следовательно, должно быть велико, так как при больших напряжениях ток практически не меняется и остаётся равным тепловому току. Поэтому при одинаковом приложенном напряжении, сопротивление будет больше у того диода, у которого меньше значение теплового тока.

Сопротивление переменному току при обратном включении определяется по формуле: rпр=dU/dI= φт/ (Iд+Io). Так как φт~26 мВ, а Iд~Io, сопротивление переменному току будет больше, чем постоянному. А при прочих равных условиях оно будет больше у диода с меньшим тепловым током.

Описанные выше закономерности подтверждаются экспериментальными данными:

Rпр1 (Ge) < Rпр1 (Si)

Rпр2 (Ge) < Rпр2 (Si)

Rобр (Ge) < Rобр (Si)

Статическое сопротивление обоих диодов в первой рабочей точке меньше, чем во второй:

Rпр1 (Ge) < Rпр2 (Ge)

Rпр1 (Si) < Rпр2 (Si)

Это объясняется тем, что в верхней части ВАХ (где находится первая точка) при небольшом увеличении напряжения ток меняется значительно, и, следовательно, сопротивление оказывается сравнительно небольшим; а в нихней части прямой ветви ВАХ (вторая точка) наоборот, при значительном увеличении напряжения ток меняется меньше, и сопротивление получается большим.

Исходя из экспериментальных данных, для обоих диодов величина статического сопротивления больше соответствующего (в той же рабочей точке) динамического (дифференциального) сопротивления при прямом смещении:

Rпр1 > rпр1

Rпр2 > rпр2

При обратном смещении для обоих диодов величина статического сопротивления меньше динамического (в соответствующих рабочих точках

Похожие материалы

Информация о работе

Предмет:
Электроника
Тип:
Задания на лабораторные работы
Размер файла:
283 Kb
Скачали:
0