Исследование полупроводниковых диодов: Методические указания и задания на лабораторную работу № 1, страница 2

Емкость перехода принято разделять на две составляющие: барьерную емкость, отражающую перераспределение зарядов в переходе, и диффузионную емкость, отражающую перераспределение носителей в базе. Такое разделение, в общем, условно, но оно удобно на практике, поскольку соотношение обеих емкостей различно при изменении полярности приложенного напряжения. При прямом напряжении главную роль играют избыточные заряды в базе и, соответственно, диффузионная емкость. При обратном напряжении избыточные заряды в базе малы и главную роль играет барьерная емкость. Обе емкости нелинейны: диффузионная емкость зависит от прямого тока, а барьерная — от обратного напряжения.

7. Светодиод

Светодиод – специально сконструированный диод, в котором предусмотрена возможность вывода светового излучения из области перехода сквозь прозрачное окно в корпусе.

При прохождении тока через диод в прилегающих к переходу областях полупроводника происходит интенсивная рекомбинация носителей зарядов – электронов и дырок. Часть освобождающейся энергии выделяется в виде квантов света. В зависимости от ширины запрещенной зоны полупроводника излучение может иметь длину волны либо в области видимого глазом света, либо невидимого инфракрасного излучения. Излучение переходов на основе арсенида галлия имеет длину волны около 0,8 мкм. Переходы из карбида кремния или фосфида галлия излучают видимый свет в диапазоне от красного до голубого цвета. Важнейшими параметрами светодиода являются яркость и цвет свечения (или спектральный состав излучения).

Кроме основных параметров диодов, для светодиода дополнительно указывается минимальный ток в прямом направлении, при превышении которого светодиод зажигается. Для измерения ВАХ светодиодов можно использовать приведенные выше схемы.

8. Исследование характеристик диодов

Исследование прямой ветви ВАХ диодов производится с помощью схемы, приведенной  на рис. 1. Она состоит из источника постоянного напряжения V1, амперметра А, исследуемого диода D1 и вольтметра V для измерения напряжения на диоде.

Для исследования обратной ветви ВАХ диода используется схема, приведенная на рис. 2.

Рис. 1. Схема для исследования прямой ветви ВАХ диода

Рис. 2.    Схема для исследования обратной ветви ВАХ диода

9. Задание на лабораторную работу

1.  Исследовать прямую ветвь ВАХ двух диодов (см. табл.).

1.1.  Собрать схему (рис.1).

1.2.  Меняя последовательно значения напряжения источника V1 от 0 до 1 В, снимать показания измерительных приборов. Значения токов и напряжений заносить в таблицу Excel.

2.  Исследовать обратную ветвь ВАХ двух диодов из п. 1.

2.1.  Собрать схему (рис.2).

2.2.  Меняя последовательно значения напряжения источника V1 от 0 до значений, когда ток через диод начнет резко возрастать (пробой), снимать показания измерительных приборов. Значения токов и напряжений заносить в таблицу Excel.

3.  Сравнить эти данные с результатами расчетов по формуле (1).

4.  На основе созданных таблиц построить  график ВАХ для двух диодов.

5.  Собрать схему для исследования светодиода (рис.1). Определить значение тока, при превышении которого светодиод загорается.

№ варианта	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Диод	1N1199C	1N1200C	1N1202C	1N1204C	1N1206C	1N3611GP	1N3612GP	1N3613GP	1N3614GP	N3957GP
Диод	1N3659	1N3660	1N3661	1N3662	1N3663	1N3879	1N3880	1N3881	1N3882	1N3883
Светодиод	голубой	красный	зеленый	оранж.	желтый	ИК	красный	зеленый	оранж.	голубой

№варианта	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
Диод	1N4001GP	1N4002GP	1N4003GP	1N4004GP	1N4005GP	1N4006GP	1N4007GP	1N4245GP	1N4246GP	1N4247GP
Диод	1N3889	1N3890	1N3891	1N3892	1N3893	1N3899	1N3900	1N3901	1N3902	1N3903
Светодиод	ИК	желтый	оранж.	голубой	зеленый	ИК	желтый	красный	голубой	оранж.

Контрольные вопросы

1.  Устройство полупроводникового диода.

2.  Типы р-n переходов.

3.  Формула, описывающая вольтамперную характеристику р—nперехода.

4.  Типы пробоев р-n перехода и их краткая характеристика.

5.  Составляющие емкости р-n перехода.

6.  Принцип действия светодиодов.

7.  Известные основные типы полупроводниковых диодов и их краткая характеристика.