Полупроводникового диода

Основными параметрами выпрямительных диодов являются постоянное прямое напряжение U_пр (U_F); постоянное обратное напряжение U_обр (U_R); постоянный прямой ток I_пр (I_F); постоянный обратный ток I_обр (I_R); средний прямой ток I_{пр. ср} ( I_F(AV)); динамическое сопротивление r_дин (r_T) и др.

Максимально допустимыми параметрами являются максимально допустимое обратное напряжение U_{обр max} (U_{R max}); максимально допустимый средний прямой ток I_{пр. ср max} (I_{F(AV) max}); ударный прямой ток I_{пр. уд} (I_FSM); ток перегрузки I_{прг max} (I_F(OV)); повторяющееся импульсное обратное напряжение U_{обр. и. п max} (U_RRM); температура корпуса Т_к (Т_с); температура окружающей среды Т (Т_а) и др. (В скобках приведено международное обозначение параметров.)

Для самостоятельной теоретической подготовки рекомендуется использовать литературные источники [1 – 5].

1.2. Порядок выполнения работы

1) Ознакомиться с конструктивным исполнением, маркировкой диодов, их основными параметрами, представленными в табл. 1.

2) Собрать схему в соответствии с рис. 4 для снятия прямой ветви ВАХ кремниевого и германиевого диодов. Особое внимание обратить на пределы измерения приборов и полярность их подключения. Использовать следующие пределы измерения: для амперметра РА1 – все три предела поочередно (2; 20; 200 мА), вольтметра PV1 – 2 В. Тумблер источника напряжения Е1 должен находиться в положении «1 В». Рекомендуемый диапазон измерения прямого тока – от 0 до 110 мА. Изменяя прямое напряжение, необходимо зафиксировать 10 – 12 значений прямого тока.

Рис. 4. Схема для исследования прямой ветви ВАХ диода

3) Изменить полярность включения диодов для снятия обратной ветви ВАХ. Обратить внимание на пределы измерения приборов. Использовать следующие пределы измерения: для амперметра РА1 – 2 мА, вольтметра PV1 – 20 В. Тумблер источника напряжения Е1 должен находиться в положении «10 В». Изменяя обратное напряжение, зафиксировать 10 – 12 значений обратного тока.

Результаты экспериментов оформить в табличной форме и по ним построить ВАХ.

4) Рассчитать прямое падение напряжения при заданном токе по формуле:

U_пр = U₀ + r_дин I_пр, (1)

где U₀ – пороговое напряжение, характеризующее падение напряжения непос-редственно на p-n-переходе;

Таблица 1

Характеристика диодов

Наименова-ние и тип прибора	Предельное значение параметра режима при Т = 25 ºС								Значение параметра при Т = 25 ºС			Диапазон рабочей температуры окружающей среды (корпуса), ºС	Tк max (Тп max)
	Iпр. ср max, А	Тк (Т), ºС	f, кГц	Uобр. и. п max, В	Uобр max, В	Iпрг max (Iпр. уд), А	tи (tпрг), мс	fmax, кГц	Uпр (Uпр. ср), В	Iпр (Iпр. ср), А	Iобр (Iобр. ср), А
Германиевый диод Д7Ж	0,3	50	2,4	400		1	100	20	(0,5)	(0,3)	(0,1)	От –60 до +80	70
Кремниевый диод КД 202А	3	75	1,2	50	35	5	13	5	(0,9)	(3,5)	(0,8)	От –60 до +130	130

r_дин =, (2)

где – приращение прямого напряжения;

– приращение прямого тока.

Прямая ветвь вольт-амперной характеристики нелинейна и для произ-водства расчетов аппроксимируется прямой KN (см. рис. 3).

5) Сравнить вольт-амперные характеристики германиевого и кремниевого диодов, расчетные параметры с паспортными (табл. 1) и оформить отчет по лабораторной работе.