Содержание:

1. Исследование полупроводниковых диодов…………………………………………………… 3

2. Исследование стабилитрона…………………………………………………………………... 10

3. Исследование характеристик и параметров биполярного транзистора……………………. 15

4. Исследование характеристик и параметров полевых транзисторов………………………... 26

5. Исследование тиристоров……………………………………………………………………... 40

6. Исследование варикапа………………………………………………………………………... 51

7. Исследование выпрямителей однофазного переменного тока……………………………… 58

8. Исследование колебательных контуров……………………………………………………… 66

9. Исследование свойств терморезисторов……………………………………………………... 74

10. Исследование свойств варисторов……………………………………………………………. 79

11. Исследование оптоэлектронных приборов…………………………………………………... 82

Список использованных источников……………………………………………………………... 93

1. Исследование полупроводниковых приборов

1.1.1 Исследование полупроводниковых диодов

Цель работы:

Изучить строение диода , принципы его работы и основные его виды, исследовать ВАХ различных типов диодов.

Теоретическая часть

Полупроводниковый диод – прибор, имеющий один р-n переход и два вывода. Он способен пропускать электрический ток только в том случае, если источник подключён в прямом направлении, т.е. «+» источника и анод, «-» источника катод. По назначению полупроводниковые диоды подразделяются на выпрямительные, высокочастотные, варикапы, стабилитроны, туннельные, светодиоды, фотодиоды, лавинные.

Выпрямительный диод – предназначен для преобразования переменного тока в постоянный. Данные диоды бывают германиевые , кремниевые и никелевые. Полученные путём диффузии или спаивания.

Основные характеристики :

1. Постоянное прямое напряжение : при заданном постоянном токе.

2. Max допустимое обратное напряжение U , при котором диод не может нормально работать длительное время.

3. Постоянный обратный ток , протекающий через диод при обратном напряжении равном U .

4. Средний выпрямительный ток , ток который может делительное время проходить через диод при допустимой температуре его нагрева .

5. Max допустимая мощность – рассеиваемая диодом при которой обеспечивается его заданная надёжность .

Основной характеристикой выпрямительного диода является ВАХ ,которая зависит от типа проводника и температуры.

Данный тип диодов применяется в блоках питания в качестве узла выпрямителя.

Выпрямительные диоды в зависимости от среднего выпрямительного тока подразделяются на:

1) Маломощные :

2) Средней мощности А.

3) Большой мощности >10 А.

Диоды большой мощности называются силовыми . Выпрямительные диоды могут быть собраны по определённой схеме , размещаться в керамическом корпусе . К таким схемам относятся:

1) диодный мост.

2) выпрямительный столб ( диоды соединены последовательно ) , имеют два вывода .

3) выпрямительные сборки ( полупроводниковый блок , собран из выпрямительных диодов ).

Типы полупроводниковых диодов и их характеристики. Выпрямительные плоскостные низкочастотные диоды

Этот тип диодов применяют для выпрямления переменного тока промышленной частоты (50Гц). В бортовой аппаратуре кораблей и самолетов частота переменного напряжения 400 Гц. Иногда выпрямительные диоды работают при еще больших частотах, вплоть до десятков килогерц.

К числу основных справочных параметров выпрямительных диодов относятся:

1. Максимально допустимый прямой ток I_пр.max;

2. прямое напряжение на диоде при заданном значении прямого тока U_пр; обычно прямое напряжение на диоде указывается при максимально допустимом прямом токе;

3. максимально допустимое обратное напряжение U_обр.max; оно обычно составляет (0,5, …, 0,8) U_проб. (U_проб – пробивное напряжение);

4. обратный ток при заданном обратном напряжении I_обр; обычно он указывается при максимально допустимом обратном напряжении;

5. диапазон рабочих температур окружающей среды.

По значению максимально допустимого прямого тока выпрямительные диоды делятся на диоды малой мощности (до 0,3 А), средней мощности (I_пр.max = (0,3, …, 10)А) и большой мощности (I_пр.max>10 А).

Первые выпрямительные диоды изготавливались на основе германия вплавлением алюминия в кристаллы германия с проводимостью n– типа или вплавлением сплава олова с фосфором в кристаллы германия р– типа. Эта технология применялась позже и на кристаллах кремния. Такие диоды называются сплавными. Более поздние разработки используют диффузионный способ введения донорной или акцепторной примеси в кристаллы кремния с проводимостью р– или n– типа, соответственно. Такие диоды называются диффузионными.

Необходимая площадь р – n перехода рассчитывают на основе значений допустимого прямого тока, исходя из допустимой плотности прямого тока 200 А/см² для кремниевых р – n переходов. Максимально допустимые прямые токи кремниевых плоскостных диодов составляют 0,1…1000А. Падение напряжения на диодах при этих токах не превышают обычно 1,5 В. При повышении температуры прямое напряжение уменьшается из – за уменьшения высоты потенциального барьера р – n перехода.

Обратная ветвь ВАХ кремниевых диодов не имеет участка насыщения, т.к. обратный ток в них обусловлен генерацией носителей зарядов в р – n переходе. Пробой носит лавинный характер.

По параметрам и ВАХ германиевые диоды имеют ряд отличий от кремниевых:

1. прямое напряжение при I_пр.max на германиевом диоде почти в два раза меньше, чем на кремниевом из – за меньшей высоты потенциального барьера. Это существенное, но, к сожалению, единственное преимущество германиевых диодов;

2. обратный ток германиевых диодов имеет участок насыщения, что обусловлено процессом экебракции неосновных носителей заряда из прилегающих к р – n переходу областей;

3. значительно большая плотность обратного тока в германиевых диодах, так как при прочих равных условиях концентрация неосновных носителей заряда в германии больше на несколько порядков, чем в кремнии;

4. обратные токи в германиевых диодах больше, чем в кремниевых, поэтому пробой в них имеет тепловой характер, пробивное напряжение у них меньше, чем у кремниевых, и уменьшается с ростом температуры;

5. верхняя предельная рабочая температура германиевых диодов (около ) значительно ниже, чем у кремниевых ( );

6. германиевые диоды чувствительны даже к кратковременным импульсным перегрузкам при обратном напряжении, тогда как кремниевые диоды способны выдерживать значительные импульсные перегрузки.

Общим свойством всех плоскостных выпрямительных диодов является большая барьерная емкость р – n перехода, которая мало влияет на работу диода лишь при низких частотах. Именно поэтому эти диоды называют низкочастотными.