практическое. Практическое+задание+№+1. Исследование вольтамперной характеристики диода. Построить вольтамперные характеристики германиевого и кремниевого
 Скачать 121.35 Kb.
|
|
Практическое задание № 1. ВАХ идеального p-n-перехода. Теоретическая ВАХ диода. Цель работы: Исследование вольт-амперной характеристики диода. Построить вольт-амперные характеристики германиевого и кремниевого диодов. Оценить коэффициенты выпрямления и сопротивления прямого и обратного токов диодов.Краткие теоретические сведения. Как известно, прямой ток p-n-перехода создается основными, а обратный – неосновными носителями заряда. Концентрация основных носителей заряда на несколько порядков превышает концентрацию неосновных носителей. Этим и обусловливаются вентильные свойства р-п-перехода, а, следовательно, и диода.   Проведенному теоретическому анализу ВАХ диода соответствует ее запись в аналитической форме:  , (2.6)где  – ток насыщения (тепловой ток), создаваемый неосновными носителями заряда;  – тепловой потенциал.При U = 0 согласно соотношению выражению (2.6)  = 0. В случае приложения прямого напряжения (U = U a > 0) в выражении (2.6) единицей можно пренебречь и зависимость  будет иметь экспоненциальный характер. В случае обратного напряжения (U = Ub < 0) можноне учитывать достаточно малую величину  и тогда:Ia = Ib = Is .В проведенном анализе, позволяющем главным образом объяснить принцип действия полупроводникового диода, не учитывались некоторые факторы, отражающиеся на его реальной ВАХ. На прямую ветвь ВАХ диода оказывает влияние объемное сопротивление слоев р-п-структуры (особенно при больших токах), увеличивающее падение напряжения (  ) на диоде. В кремниевых диодах это влияние более значительно, чем в германиевых, так как из-за меньшей подвижности носителей заряда удельное сопротивление кремния выше. С учетом падения напряжения в слоях в кремниевых диодах при протекании прямого тока = 0,8 – 1,2 В, а в германиевых = 0,3 – 0,6В.На обратную ветвь ВАХ диода оказывают влияние ток утечки через поверхность p-n-перехода и генерация носителей заряда, которая является причиной возможного пробоя p-n-перехода. Оба фактора приводят к тому, ч  то обратная ветвь ВАХ диода принимает вид, показанный на рис. 2.7.Ток утечки связан линейной зависимостью с напряжением  . Он создается различными загрязнениями на внешней поверхности p-n-структуры, что повышает поверхностную электрическую проводимость p-n-перехода и обратный ток через диод. Эта составляющая обратного тока обусловливает появление наклонного участка 1 – 2 на характеристике диода (рис. 2.7).Влияние генерации носителей заряда в p-n-переходе обычно сказывается при повышенных обратных напряжениях. Оно проявляется вначале в нарушении линейной зависимости изменения обратного тока от напряжения (участок 2 – 3), а затем в резком возрастании обратного тока (участок 3 – 5), характеризующем пробой p-n-перехода. Задача № 1. Исследовать вольт-амперную характеристику диода. Построить вольтамперные характеристики германиевого и кремниевого диодов. Найти IД для Si и Ge. При постройке теоретической ВАХ диода учитывать напряжение открытия Si диода 0,6-1,2 В, Ge диода 0,3-0,6 В. Ответить на контрольные вопросы по вариантам. Вариант выбрать из списка обучающихся на портале. Здесь, для Si: I0=10 нА; для Ge: I0=1 мкА;  .
Контрольные вопросы: Что такое полупроводниковый диод? Как строятся ВАХ идеального диода? Рассказать о применении диодов. Укажите главную особенность выпрямительного диода. Какие материалы используются для изготовления полупроводниковых диодов? Что такое р-n переход и как он создается? Как изменяется ВАХ р-nпереходов для германиевых и кремниевых диодов при изменении внешней температуры? Почему в качестве материала для опорных диодов используется кремний, а не германий? Укажите напряжение открытия SiиGeдиодов. |