Лабораторная работа №2.

«Исследование выпрямительного диода».

1. Цель работы:

1.1. Исследование свойств полупроводникового диода.

1.2. Изучение схем для исследования диода.

1.3. Снятие вольт-амперной характеристики (ВАХ) диода.

1.4. Анализ ВАХ диода.

1.5. Привитие навыков электрических измерений.

2. Литература:

2.1 Вайсбурд Ф.И. «Электронные приборы и усилители», Радио и связь, 1987 г. §1.2- 1.4, стр. 17-38; §2.1, стр. 41-47.

2.2 Ушакова Л.В. «Электронная техника» раздел 1, глава 2, стр. 10-17; раздел 2, глава 4.1и 4.2, стр.20-25.

2.3 Виноградов Ю.В. «Электронные и полупроводниковые приборы», - М. Энергия, 1971 г., §2.1 - 2.5., с.31-47, §3.1. - 3.2., стр. 57-69.

3. Домашнее задание:

3.1. По одному из рекомендованных литературных источников изучить:

3.1.1. Устройство, принцип работы, ВАХ полупроводникового диода.

3.1.2. Основные параметры диода: крутизна Sд,; сопротивление переменному току Rдиф (дифференциальное сопротивление); сопротивление постоянному току Ro(при заданном значении напряжения), обратное сопротивление Rобр.; коэффициент выпрямления Квыпр. и методы их определения по ВАХ.

3.1.3. Схемы практического использования выпрямительного полупроводникового диода.

3.2. Проверить свои знания путем устного ответа на контрольные вопросы.

3. Подготовить отчет по лабораторной работе.

4. Оборудование для выполнения работы.

4.1. Персональный компьютер с установленной программой «Multisim»

4.2. Схемы исследования диода.

5. Краткие теоретические сведения.

Вольт-амперная характеристика (ВАХ) диода изображена на рис. 1.

Рис.1

Главным параметром выпрямительного диода является коэффициент выпрямления «Квыпр.».

Квыпр. - показывает во сколько раз величина прямого тока диода (Iпр.) при прямом напряжении Uпр. = 1В больше величины обратного тока (Iобр.) при обратном напряжении Uобр. = 1В. (Uпр. = Uобр. = 1В)

При выборе режима работы выпрямительного диода надо знать его предельные параметры:

Uобр max - максимально допустимое обратное напряжение;

Iпр max – максимально допустимый прямой ток;

fmax – максимальная частота выпрямления.

Кроме того, необходимо учитывать:

R0 – сопротивление диода постоянному току. Вследствие нелинейности ВАХ диода, величина в разных точках нелинейной части характеристики будет различной. Поэтому вводится понятие - дифференциальное сопротивление диода.

Rдиф. – дифференциальное сопротивление диода переменному току.

Rдиф. = dUпр. /dIпр. ≈ ∆Uпр. / ∆Iпр.

Дифференциальное сопротивление диода можно рассчитать, графически используя линейный участок ВАХ.

При работе диода в области высоких частот и в импульсных режимах следует учитывать ёмкость диода – С0

Крутизна характеристики диода – Sд показывает, изменение величины Iпр диода при изменении Uпр на линейном участке ВАХ. Крутизна характеристики является важным параметром диода. Крутизна характеристики диода - величина обратно пропорциональная дифференциальному сопротивлению диода.

Sд = 1 / Rдиф.

Uпор. – пороговое напряжение диода это минимальное прямое напряжение, при котором диод открывается. У кремниевых диодов Uпор. выше, чем у германиевых.

При комнатной температуре электрический пробой у германиевого диода наступает обычно при Uo6p.= 150В, а у кремниевого - при Uo6p.=300В.

С повышением температуры напряжение пробоя у германиевого диода резко падает, а у кремниевого даже несколько возрастает. Таким образом, кремниевые диоды могут работать при более высоких обратных напряжениях и с меньшими обратными токами, чем германиевые. Именно поэтому в настоящее время выпрямительные диоды, как правило, изготавливаются на базе кремния.

Прямой ток диода при повышении температуры возрастает, поскольку в результате генерации увеличивается число носителей заряда в «р» и «n» - областях.

Именно благодаря односторонней электрической проводимости «р-n» перехода стало возможным использовать это свойство в виде выпрямительных диодов, предназначенных для пропускания тока только в одном заданном направлении.