Емкости р-n перехода

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.

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 ниже схемы.

Исследование характеристик диодов

Исследование прямой ветви ВАХ диодов производится с помощью схемы, приведенной на рис. 30. 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. 31.

Рис. 30. Схема для исследования прямой ветви ВАХ диода

Рис. 31. Схема для исследования обратной ветви ВАХ диода

Задание на лабораторную работу

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

   1. Собрать схему (рис. 30).

   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.

   1. Собрать схему (рис. 31).

   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). Построить график рассчетной ВАХ для двух диодов.

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

5. Собрать схему для исследования светодиода (рис. 30). Определить значение напряжения (и соответствующего ему тока), при превышении которого светодиод загорается.

Таблица 1