Главная страница
Навигация по странице:

  • Цель работы

  • Обработка результатов эксперимента Исследование прямой и обратной ветви ВАХ

  • Расчет статического сопротивления

  • Частотная зависимость выпрямленного напряжения

    		•

    Фпп_ЛР2. ЛР2_Дудкин. Исследование полупроводниковых выпрямительных диодов


    Скачать 4.53 Mb.
    НазваниеИсследование полупроводниковых выпрямительных диодов
    АнкорФпп_ЛР2
    Дата19.05.2022
    Размер4.53 Mb.
    Формат файлаdocx
    Имя файлаЛР2_Дудкин.docx
    ТипИсследование
    #537823

    МИНОБРНАУКИ РОССИИ

    Санкт-Петербургский государственный

    электротехнический университет

    «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

    Кафедра микро- и наноэлектроники

    отчет

    по лабораторной работе №2

    по дисциплине «Твердотельная электроника»

    Тема: Исследование полупроводниковых выпрямительных диодов


    Студент гр.9205



    Дудкин А.П.

    Преподаватель



    Максимов А.И.


    Санкт-Петербург

    2022 г.

    Цель работы: исследование вольт-амперной характеристики и частотной зависимости свойств выпрямительных диодов
    Описание установки



    Рисунок 1 – Схема для исследования выпрямительных диодов

    Протокол измерений

    1. Исследование вольт-амперной характеристики диодов

    Зарисовать на кальку ВАХ кремниевого и германиевого диодов при Т = 20 оС

    Записать масштаб для оси напряжений и оси токов:

    [Uпр] = 0,2 В /дел, [Iпр] = 10 мА /дел; [Uобр] = 1 В /дел, [Iобр] = 2 мкА /дел.
    2. Исследование частотной зависимости выпрямительных свойств диода

    f, кГц
    0,03
    0,1
    0,3
    1
    3
    10
    30
    100
    200

    U, В
    3,7
    3,7
    3,8
    3,8
    3,6
    3,2
    2,2
    1,2
    0,9

    Для германия

    3. Исследование вольт-амперной характеристики диодов при повышенной температуре

    Зарисовать на соответствующие кальки ВАХ кремниевого и германиевого диодов

    при Т = 55 оС

    Записать масштаб для оси напряжений и оси токов:

    Для Si [Uпр] = 0,2 В /дел, [Iпр] = 10 мА /дел; [Uобр] = 1 В /дел, [Iобр] = 2 мкА дел.

    Для Ge [Uпр] = 0,2 В/дел, [Iпр] = 10 мА /дел; [Uобр] = 1 В /дел, [Iобр] = 40 мкА дел.
    КРЕМНИЕВЫЙ ДИОД
    Т = 20 оС



    Рис. 2 Прямая ветвь ВАХ


    Рис. 3 Обратная ветвь ВАХ
    КРЕМНИЕВЫЙ ДИОД

    Т = 55 оС



    Рис. 4. Прямая ветвь ВАХ


    Рис. 5. Обратная ветвь ВАХ
    ГЕРМАНИЕВЫЙ ДИОД

    Т = 20 оС



    Рис.6 Прямая ветвь ВАХ


    Рис. 7Обратная ветвь ВАХ
    ГЕРМАНИЕВЫЙ ДИОД

    Т = 55 оС



    Рис. 8 Прямая ветвь ВАХ


    Рис.9 Обратная ветвь ВАХ

    Обработка результатов эксперимента

    1. Исследование прямой и обратной ветви ВАХ

    Таблица 1 Прямая и обратная ВАХ при Т = 293К

    Si
    прямой
    U, В
    0
    0,65
    0,7
    0,8
    0,9
    1,05

    I, мА
    0
    2
    4
    12
    30
    64

    обратный
    U, В
    0
    1
    2
    3
    4
    5

    I, мкА
    0
    1,9
    3,4
    4,4
    5,5
    6,5

    Ge
    прямой
    U, В
    0
    0,2
    0,3
    0,35
    0,4
    0,5

    I, мА
    0
    3
    10
    18
    26
    62

    обратный
    U, В
    0
    0,1
    1
    2
    4
    5

    I, мкА
    0
    8,2
    8,7
    8,8
    9
    9




    Рисунок 10 – Прямая ВАХ


    Рисунок 11 – Обратная ВАХ
    Таблица 2. Прямая и обратная ВАХ при Т = 328 К

    Si
    прямой
    U, В
    0
    0,6
    0,7
    0,78
    0,8
    0,9

    I, мА
    0
    2
    10
    20
    25
    52

    обратный
    U, В
    0
    1
    2
    3
    4
    4,5

    I, мкА
    0
    1,8
    3,2
    4,4
    5,2
    6

    Ge
    прямой
    U, В
    0
    0,2
    0,3
    0,4
    0,5



    I, мА
    0
    3
    8
    25
    56



    обратный
    U, В
    0
    0,2
    1
    2
    3
    4

    I, мкА
    0
    166
    174
    176
    180
    182




    Рисунок 12 – Прямая ВАХ



    Рисунок 13 – Обратная ВАХ


    1. Расчет статического сопротивления

    Таблица 3 Статическое сопротивление выпрямительного диода

    Германиевый диод
    Кремниевый диод

    Т=20С
    Т=55С
    Т=20С
    Т=55С

    Rпр, Ом (при Imax и Imax/2)
    Rобр, Ом (при Umax и Umax/2)
    Rпр, Ом (при Imax и Imax/2)
    Rобр, Ом (при Umax и Umax/2)
    Rпр, Ом (при Imax и Imax/2)
    Rобр, Ом (при Umax и Umax/2)
    Rпр, Ом (при Imax и Imax/2)
    Rобр, Ом (при Umax и Umax/2)

    8,06
    555кОм
    8,93
    22 кОм
    16,4
    769кОм
    100
    750 кОм

    31,25
    280кОм
    35,7
    11,3 кОм
    325
    625кОм
    220
    662 кОм


    Пример расчета для германиевого диода при t=20C:




    1. Частотная зависимость выпрямленного напряжения

    Таблица 4. Частотная зависимость выпрямленного напряжения для германия

    f, кГц
    0,03
    0,1
    0,3
    1
    3
    10
    30
    100
    200

    U, В
    3,7
    3,7
    3,8
    3,8
    3,6
    3,2
    2,2
    1,2
    0,9




    Рисунок 14 – Частотная зависимость выпрямленного напряжения

    По графику видно, что значительные изменения выпрямленного напряжения начинаются после 10 кГц.



    Рисунок 14 - 3 кГц



    Рисунок 51 - 30 кГц



    Рисунок 16- 0,3 кГц

    1. Расчет ширины запрещенной зоны германия



    Расчет произведем при обратном напряжении Uобр = 4 В





    Вывод

    В ходе выполнения лабораторной работы исследовали кремниевый и германиевый диоды. Для них построены ВАХ, которые приведены на рисунках 10-13. Можем увидеть, что они отличаются, связано это с тем, что кремниевым диодам требуется большее напряжение, чем германиевым диодам, чтобы открыть переход, при этом обратный ток у кремниевого диода значительно меньше. По графикам так же видно, что при увеличении температуры обратные токи диодов стали больше, что связано с увеличением генерации носителей заряда в переходе и генерации неосновных носителей в прилегающих областях.

    написать администратору сайта