2 Исследование влияния температуры

НА ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ДИОДОВ

1 Цель работы

Используя математическую модель диода исследовать влияние параметров модели и температуры на характеристики диодов.

2 Подготовка к работе

При подготовке к работе изучить вопросы , указанные в разделе 2 лабораторной работы № 1.

3 Содержание работы.

В этом разделе изучается влияние температуры и материала на вольт- амперную характеристику полупроводниковых диодов. Изучение производится без использования реальных диодов , а по их математическим моделям

, (1)

где I₀- тепловой ток , в основном зависящий от температуры и ширины запрещенной зоны исходного полупроводника,m- коэффициент, зависящий от материала и технологии изготовления диодов.

Вольтамперные характеристики модели , рассчитанные по формуле (1) , достаточно хорошо совпадают с характеристиками реальных диодов при подстановке соответствующих I₀ иm.

Исследование модели диода выполняется на ЭВМ , в программу работы которой заложена формула (1).

По заданию студента ЭВМ рассчитывает характеристики модели диода для заданной температуры и ширины запрещенной зоны полупроводника.

По результатам расчета на экране монитора строится график , что позволяет после изменения того или иного параметра модели (WиT) увидеть результаты этого изменения.

Сразу после запуска программы на экране монитора изображается две шкалы параметров в виде 

Т⁰, С = 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1010.

W, Эв = 0.71.11.4.

Одновременно выводится график ВАХ для параметров модели, подсвеченных на шкалах Т и W. Изменение этих параметров осуществляется нажатием клавиш,, при этом на шкале отмечается соответственно очередное правое или левое значение параметра. Для того , чтобы перейти к другой шкале необходимо пользоваться клавишамии.Следует обратить внимание , что при изменении температуры изменяется множитель по оси обратного тока.

4. Задание к работе в лаборатории

4.1. На экране монитора получить вольтамперные характеристики диодов, выполненных из различных материалов для различных температур. Для одной из температур (по указанию преподавателя) зарисовать ВАХ всех трех диодов на одном графике.

Примечание 1.Так как обратные токи могут отличаться в 1000 раз и более, то по осиI _ОБРнеобходимо использовать логарифмический масштаб (рисунок 2.1). Такой же масштаб следует использовать при построении графиковI_ОБР=f(T⁰) ( смотри пункт 2 отчета).

4.2. Для различных диодов исследовать зависимость напряжения пробоя от температуры U_ПРОБ=f(T). Результаты занести в таблицу 1.

Таблица 1а. Диод Ge.

Т0, С	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
UПРОБ, В

Таблица 1 б. Диод Si.

Т0, С	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
UПРОБ, В

Таблица 1в. Диод GaAs.

Т0, С	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
UПРОБ, В

4.3. При постоянном обратном напряжении U_ОБР, меньшем пробивного, исследовать зависимостьI_ОБР=f(T) для различных диодов. Результаты занести в таблицу 2.

Примечание 2. Перед выполнением пункта 3 вначале требуется выбрать такое значениеU_ОБР, чтобы оно было меньшеU_ПРОБво всем диапазоне температур.

4.4 Исследовать зависимость прямого тока от температуры при постоянном прямом напряжении для различных диодов. Результаты занести в таблицу 3.

Примечание 3. Перед исследованием каждого типа диодов выбрать такое значение прямого напряженияU_ПР, которое позволяет осуществить отсчет тока для всех температур.

Таблица 2а. Диод Ge,U_ОБР= 20 В.

Т0, С	10	20	30	40	50	60	70	80	90
IОБР, мкА

Таблица 2б. Диод Si,U_ОБР= 20 В.

Т0, С	10	20	30	40	50	60	70	80	90
IОБР, мкА

Таблица 2в. Диод GaAs,U_ОБР= 20 В.

Т0, С	10	20	30	40	50	60	70	80	90
IОБР, мкА

Таблица 3а. Диод Ge,U_ПР= 0,2 В.

Т0, С	10	20	30	40	50	60	70	80	90
IПР, мА

Таблица 3б. Диод Si,U_ПР= 0,4 В.

Т0, С	10	20	30	40	50	60	70	80	90
IПР, мА

Таблица 3в. Диод GaAs,U_ПР= 0,6 В

Т0, С	10	20	30	40	50	60	70	80	90
IПР, мА

4.5. Определить влияние ширины запрещенной зоны Wна величину обратного тока , для чего сравнить характеристики разных диодов при одной и той же температуре. В каждом случае определить величину обратного тока в предпробойной области характеристики. Для каждого вида диодов определить вид пробоя.