Инфоурок / Физика / Другие методич. материалы / Лабораторная работа №4 "Полупроводниковый диод"

Лабораторная работа №4 "Полупроводниковый диод"


Напоминаем, что в соответствии с профстандартом педагога (утверждён Приказом Минтруда России), если у Вас нет соответствующего преподаваемому предмету образования, то Вам необходимо пройти профессиональную переподготовку по профилю педагогической деятельности. Сделать это Вы можете дистанционно на сайте проекта "Инфоурок" и получить диплом с присвоением квалификации уже через 2 месяца!

Только сейчас действует СКИДКА 50% для всех педагогов на все 184 курса профессиональной переподготовки! Доступна рассрочка с первым взносом всего 10%, при этом цена курса не увеличивается из-за использования рассрочки!

ВЫБРАТЬ КУРС И ПОДАТЬ ЗАЯВКУ
библиотека
материалов

Лабораторная работа № 4



Определение параметров и характеристик полупроводникового диода

Цель: Изучение характеристик и параметров диодов, экспериментальное исследование их вольтамперных характеристик (ВАХ).



Теоретический материал для подготовки и выполнения лабораторной работы:

Полупроводниковым диодом называют электропреобразовательный полупроводниковый прибор с одним p-n-переходом.

В зависимости от основного назначения и вида используемого явления в p-n-переходе различают шесть основных функциональных типов полупроводниковых диодов: выпрямительные, высокочастотные, импульсные, туннельные, стабилитроны, варикапы.

Одним из свойств p–n-перехода является способность изменять свое сопротивление в зависимости от полярности напряжения внешнего источника. Причем разница сопротивлений при прямом и обратном направлениях тока через p–n-переход может быть настолько велика, что в ряде случаев, например, для силовых диодов, можно считать, что ток протекает через диод только в одном направлении – прямом, а в обратном направлении ток настолько мал, что им можно пренебречь. Прямое направление – это когда электрическое поле внешнего источника направлено навстречу электрическому полю p–n-перехода, а обратное – когда направления этих электрических полей совпадают. Полупроводниковые диоды, использующие вентильное свойство p–n-перехода, называются выпрямительными диодами и широко используются в различных устройствах для выпрямления переменного тока.

Основной характеристикой полупроводниковых диодов служит вольт-амперная характеристика (рис.1)

hello_html_77b5a14c.png















Рис.1

В области обратных напряжений можно пренебречь падением напряжения в объёме полупроводника. При достижении обратным напряжением определённого критического значения ток диода начинает резко возрастать. Это явление называют пробоем диода.

Различают два основных вида пробоя электронно-дырочного перехода: электрический и тепловой. В обоих случаях резкий рост тока связан с увеличением числа носителей заряда в переходе. Электрический пробой бывает двух видов - лавинный и туннельный.

Основными параметрами выпрямительных диодов являются:

  • Максимально допустимое обратное напряжение Uобр. mах – наибольшее постоянное (или импульсное) обратное напряжение, при котором диод может длительно и надежно работать обычно ;

  • Максимально допустимый выпрямленный ток Iвп. ср mахсредний за период ток через диод (постоянная составляющая), при котором обеспечивается его надежная длительная работа

  • Прямое и обратное сопротивления диода постоянному току, определяемые по его ВАХ с использованием следующих соотношений:

Rд пр = Uпр / Iпр; Rд обр = Uобр / Iобр;

  • Максимальная частота fтах — наибольшая частота подводимого напряжения, при которой выпрямитель на данном диоде работает достаточно эффективно, а нагрев диода не превышает допустимой величины.

  • Постоянное прямое напряжение Uпр – падение напряжения на диоде при протекании через него постоянного прямого тока Iпр – заданного ТУ.

  • Постоянный обратный ток Iобр — ток через диод при постоянном обратном напряжении (Uобр мах). Чем меньше Iобр , тем качественнее диод.


Превышение максимально допустимых величин ведет к резкому сокращению срока службы или пробою диода.

При коротких импульсах необходимо учитывать инерционность процессов включения и выключения диода, что характеризуется следующими параметрами:

1)  Время установления прямого напряжения на диоде (tуст ) – время, за которое напряжение на диоде при включении прямого тока достигает своего стационарного значения с заданной точностью.

2)  Время восстановления обратного сопротивления диода (tвосст.) определяется как время, в течение которого обратный ток диода после переключения полярности приложенного напряжения с прямого на обратное достигает своего стационарного значения с заданной точностью, обычно 10% от максимального обратного тока.

Там, где требуется малое время переключения, используют диоды Шотки. Они имеют переход металл — полупроводник, который обладает выпрямительным эффектом. Накопление заряда в переходе этого типа выражено слабо. Поэтому время переключения может быть уменьшено до значения порядка 100 пс. Другой особенностью этих диодов является малое (по сравнению с обычными кремниевыми диодами) прямое напряжение, составляющее около 0,3 В.

Порядок выполнения работы:

  1. Собрать схему для исследования выпрямительного диода на постоянном токе в соответствии с принципиальной схемой (рис. 2). Для измерения анодного тока включить миллиамперметр постоянного тока с пределом 100 мА. Для измерения анодного напряжения использовать мультиметр. Последовательно с диодом включить токоограничивающий резистор Rн (RP2 на стенде).hello_html_m796bad.jpg




Рис.2


  1. После проверки схемы преподавателем включить источник питания.

  2. Снять вольтамперную характеристику выпрямительного диода на постоянном токе для прямой ветви. Для снятия характеристики регулировать напряжение на выходе потенциометра. Результаты измерений занести в таблицу 1. Выключить источник питания.

Таблица 1

  1. Собрать схему для исследования диода Шотки на постоянном токе в соответствии с принципиальной схемой рис. 3 заменив диод VD1 на диод VD2. Для измерения анодного тока включить миллиамперметр постоянного тока с пределом 100 мА. Для измерения анодного напряжения использовать мультиметр. Последовательно с диодом включить токоограничивающий резистор Rн (RP2 на стенде)

  2. После проверки схемы преподавателем включить источник питания.

  3. Снять вольтамперную характеристику диода Шотки на постоянном токе для прямой ветви. Для снятия характеристики регулировать напряжение на выходе потенциометра. Результаты измерений занести в таблицу 2. Выключить источник питания.

Таблица 2

  1. Собрать схему для снятия обратной ветви ВАХ VD1, подключив к PR2 источник -12В и заменив миллиамперметр, поменяв также его полярность подключения (рис.3).

hello_html_27aa8c00.jpg




Рис.3




  1. После проверки схемы преподавателем включить источник питания.

  2. Снять обратную ветвь ВАХ выпрямительного диода на постоянном токе. Для снятия характеристики регулировать напряжение на выходе потенциометра. Результаты измерений занести в таблицу 3. Выключить источник питания.

Таблица 3

  1. Собрать схему для снятия обратной ветви ВАХ диода Шотки, заменив VD1 на VD2 (рис.3).

  2. После проверки схемы преподавателем включить источник питания.

  3. Снять обратную ветвь ВАХ выпрямительного диода на постоянном токе. Для снятия характеристики регулировать напряжение на выходе потенциометра. Результаты измерений занести в таблицу 4. Выключить источник питания.

Таблица 4

  1. Построить для каждого диода вольтамперную характеристику (прямую и обратную ветвь совместить на одном графике (смотри теоретический материал).

  2. Разобрать электрическую цепь и сдать стенд преподавателю.

  3. Сделать вывод по работе.

Контрольные вопросы:

  1. Сколько выводов имеет диод?

  2. Что называют прямым включением диода?

  3. Какой ток протекает через диод при его обратном включении, и чем он вызван?

  4. Какое явление называется пробоем диода?

  5. В чем особенность диодов Шотки, их достоинства и область применения.





Общая информация

Номер материала: ДБ-357062


Очень низкие цены на курсы переподготовки от Московского учебного центра для педагогов

Специально для учителей, воспитателей и других работников системы образования действуют 60% скидки (только до конца зимы) при обучении на курсах профессиональной переподготовки (124 курса на выбор).

После окончания обучения выдаётся диплом о профессиональной переподготовке установленного образца с присвоением квалификации (признаётся при прохождении аттестации по всей России).

Подайте заявку на интересующий Вас курс сейчас: KURSY.ORG

Похожие материалы

Только до конца зимы! Скидка 60% для педагогов на ДИПЛОМЫ от Столичного учебного центра!

Курсы профессиональной переподготовки и повышения квалификации от 1 400 руб.
Для выбора курса воспользуйтесь удобным поиском на сайте KURSY.ORG


Вы получите официальный Диплом или Удостоверение установленного образца в соответствии с требованиями государства (образовательная Лицензия № 038767 выдана ООО "Столичный учебный центр" Департаментом образования города МОСКВЫ).

Московские документы для аттестации: KURSY.ORG


Вам будут интересны эти курсы:

Курс повышения квалификации «Информационные технологии в деятельности учителя физики»
Курс профессиональной переподготовки «Физика: теория и методика преподавания в образовательной организации»
Курс повышения квалификации «Методика написания учебной и научно-исследовательской работы в школе (доклад, реферат, эссе, статья) в процессе реализации метапредметных задач ФГОС ОО»
Курс профессиональной переподготовки «Клиническая психология: организация реабилитационной работы в социальной сфере»
Курс повышения квалификации «Организация практики студентов в соответствии с требованиями ФГОС технических направлений подготовки»
Курс повышения квалификации «Управление финансами: как уйти от банкротства»
Курс повышения квалификации «Организация практики студентов в соответствии с требованиями ФГОС юридических направлений подготовки»
Курс профессиональной переподготовки «Логистика: теория и методика преподавания в образовательной организации»
Курс повышения квалификации «Основы менеджмента в туризме»
Курс повышения квалификации «ЕГЭ по физике: методика решения задач»
Курс повышения квалификации «Источники финансов»
Курс профессиональной переподготовки «Управление сервисами информационных технологий»
Курс профессиональной переподготовки «Разработка эффективной стратегии развития современного вуза»
Курс профессиональной переподготовки «Метрология, стандартизация и сертификация»
Курс профессиональной переподготовки «Гостиничный менеджмент: организация управления текущей деятельностью»