Лабораторная работа №201 Исследование характеристик полупроводниковых диодов

Цель работы: Изучение свойств германиевого и кремниевого полупроводниковых диодов. Исследование стабилитронов и параметрических стабилизаторов напряжения.

Порядок выполнения

1.Экспериментальное определение характеристик и параметров кремниевого и германиевого диодов.

Собрать схему (рис.1,a) для снятия прямой ветви ВАХ германиевого (V6) и кремниевого (V7) диодов. Проверьте правильность соединения: к клеммам 16 и 17 подсоединен регулируемый источник 0-2 В, к клеммам 14 и 13 - миллиамперметр Р1, к клеммам 15 и 12 - мультиметр В7-26 в режиме измерения постоянного напряжения.

Рис.1. Схема для снятия прямой (а) и обратной (b) ветвей ВАХ диода

Прямую ветвь ВАХ следует снимать, уменьшая ток от предельного значения до нуля. При этом эксперименте удобнее фиксировать величину тока и определить соответствующее этому току напряжение. Следует учитывать, что на начальном участке прямой ветви ВАХ ток растет медленно, поэтому шаг для значений тока нужно брать меньше, чем на основном участке.

Провести этот эксперимент для германиевого V6 и кремниевого V7 диодов. Данные занести в таблицу 1.

Таблица 1

	0	0.2	0.4	0.6	0.8	1	2	3	4	5	6	Вид диодов
												германиевый
												кремниевый

Построить прямые ветви ВАХ для кремниевого и германиевого диодов на одном графике.

Собрать схему (рис 1,b) для снятия обратной ветви ВАХ германиевого (V6) и кремниевого (V7) диодов. Поставьте переключатель S6 в нижнее положение. Проверьте правильность соединения: к аноду диода подключен отрицательный полюс источника 2 В, к клеммам 14 и 13 подключен микроамперметр Р3 с соответствующей полярностью.

Обратный ток диода слабо зависит от напряжения . Поэтому целесообразнее снимать обратную ветвь ВАХ, устанавливая и измеряя соответствующие значения тока. Следует учесть, что наибольшие изменения тока происходят в интервале 0…-1 В, поэтому этот участок нужно снять подробнее, с меньшим шагом . Провести этот эксперимент для диодов V6 и V7. Данные занести в таблицу 2 и построить обратные ветви ВАХ.

Сравнить виды характеристик германиевого и кремниевого диодов.

Таблица 2

	0.1	0.2	0.3	0.4	0.5	1	2	Вид диодов
								германиевый
								кремниевый

Объяснить различия в прямых и обратных ветвях ВАХ германиевого и кремниевого диодов.

Определить по экспериментальным ВАХ при значения дифференциального сопротивления и сопротивления постоянному току для германиевого и кремниевого диодов.

По экспериментальной ВАХ германиевого диода определить при дифференциальное сопротивление и сопротивление постоянному току .

2. Исследование частотных свойств диодов: выпрямительного диода V6, высокочастотного диода V7.

Собрать схему для исследования частотных свойств диода рис.2.

К клеммам 16 и 17 подключить генератор синусоидальных напряжений, осциллограф - к клеммам 16 и 15 , а между клеммами 14 и 13 поставить перемычку.

Рис.2. Схема для исследования частотных свойств диодов

Настроить осциллограф и зарисовать осциллограммы токов протекающих через выпрямительный и высокочастотный диоды при трех частотах 1кГц, 10 кГц, 100 кГц.

Проанализировать характер изменений в осциллограммах тока выпрямительного диода в зависимости от частоты. Объяснить эти изменения.

Сравнить зависимости частотных свойств выпрямительного и высокочастотного диодов. Сделать выводы.

3. Экспериментальное определение характеристик и параметров кремниевого стабилитрона.

Собрать схему (рис.3,а), для снятия обратной ветви ВАХ кремниевого диода к клеммам 21 и 20 подключается миллиамперметр Р1, а к клеммам 19 и 18 мультиметр В7-26.Подключить разъем, питание схемы производиться от стабилизированного источника напряжения 1…15В.

Рис.3. Схемы для снятия обратной (а) и прямой (b) ветвей

ВАХ стабилитрона

Экспериментально определить напряжение пробоя. Обратное напряжение на стабилитроне увеличиваем до тех пор, пока не появится заметный обратный ток. Это напряжение и будет напряжением пробоя .

Обратную ветвь ВАХ следует снимать, уменьшая ток от предельного значения до нуля. При этом эксперименте удобнее фиксировать величину тока и определить соответствующее этому току напряжение. Полученные данные занести в таблицу 3.

Таблица 3

	0	0.5	1	1.5	2	2.5	3	3.5	4	4.5	5

Собрать схему для исследования прямой ветви ВАХ стабилитрона (рис.3,b), для этого следует переключатель S8 поставить в нижнее положение. Прямую ветвь ВАХ следует снимать, уменьшая ток от предельного значения до нуля. При этом эксперименте удобнее фиксировать величину тока и определить соответствующее этому току напряжение. Эксперимент аналогичен снятию прямой ветви ВАХ кремниевого диода. Построить ВАХ стабилитрона. Определить дифференциальное сопротивление стабилитрона на обратной ветви ВАХ.