Методические указания к лабораторной работе «Исследование характеристик и параметров полупроводниковых диодов»




Скачать 132.93 Kb.
НазваниеМетодические указания к лабораторной работе «Исследование характеристик и параметров полупроводниковых диодов»
Дата конвертации11.03.2013
Размер132.93 Kb.
ТипМетодические указания


ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Московский технический университет связи и информатики

Волго-Вятский филиал

Кафедра математических и естественнонаучных дисциплин


ЭЛЕКТРОНИКА


Методические указания к лабораторной работе

«Исследование характеристик и параметров

полупроводниковых диодов»


Нижний Новгород

2009

Исследование характеристик и параметров полупроводниковых диодов


Составитель Ю.М. Туляков.


Издание одобрено на заседании кафедры «___» _____________ 200__ г.

Протокол № ____

Цель работы: Исследовать основные характеристики и параметры полупроводниковых диодов (ПД), влияние на них температуры окружающей среды.


1. Подготовка к лабораторной работе:


1.1. ПД – это электронный прибор, представляющий собой контакт двух полупроводников с разным типом проводимости п и р и обладающий односторонней проводимостью. ВАХ ПД представлены на рис. 1.1. Здесь 1 – теоретическая характеристика, 2 – характеристика реального прибора (она учитывает сопротивления объемов полупроводниковой структуры ПД и сопротивления внешних контактов, влияние дополнительного разогрева ПД мощностью, выделяемой в ПД при протекании через него тока, и т.п.).





  1. прямая ветвь;

  2. обратная ветвь;

  3. область электрического пробоя;

  4. область теплового пробоя



Рис. 1.1


Примерный вид ВАХ реального ПД показан на рис. 1.1а. Пунктиром дана идеализированная ВАХ, соответствующая уравнению:

(1.1)

при Т= 300 К, UT = 26 мВ.

Характеристики отражают основное свойство ПД. В открытом состоянии через ПД протекает значительный прямой ток (iпр > 0); это состояние обеспечивается подачей на ПД прямого напряжения ипр:




В закрытом состоянии через ПД протекает весьма незначительный обратный ток iобр (i < 0), величина которого у германиевых ПД имеет порядок 10-5 – 10-6 А, а у кремниевых 10-9 – 10-12 А. Закрытое состояние ПД обеспечивается подачей на него обратного напряжения Uобр:




Из рисунка 1.1а видно, что прямая ветвь ВАХ реального ПД сдвинута относительно теоретической характеристики в область более высоких прямых напряжений с резко выраженной величиной порогового напряжения Uпор, т.е. напряжения, при котором возникает заметный прямой ток. У германиевых ПД величина Uпор ≈ 0,25 - 0,4 В, у кремниевых ПД – Uпор ≈ 0,65 - 0,8 В. Наклон прямой ветви ВАХ при UUпор определяется в основном сопротивлением базовой области диода rБ.

На обратной ветви стабилитрона рис. 1.1б наблюдается электрический пробой – резкое возрастание обратного тока. Этот пробой позволяет использовать стабилитрон для стабилизации напряжений.

Влияние температуры окружающей среды на ВАХ ПД иллюстрирует рисунок 1.2. При возрастании температуры увеличиваются прямой и обратный токи.

Рис. 1.2


Основными параметрами ПД, учитывающими влияние температуры являются:

температурный коэффициент напряжения αt

, (2)

и температура t*, соответствующая изменению обратного тока в е раз:

(3)


2. Задание на выполнение лабораторной работы:


2.1. Перед выполнением лабораторной работы нужно ознакомиться со схемами (рис. 1.3), методами измерений, используемыми измерительными приборами.




Рис. 1.3


2.2. Снять прямую ветвь ВАХ i = f (U) ПД (рис. 1.1). Эксперимент выполнить для трех ПД – германиевого, кремниевого и стабилитрона.


Рекомендации для выполнения эксперимента:


Собрать на лабораторном модуле схему согласно рис. 1.3. Так как прямой ток i ПД очень сильно зависит от напряжения (рис. 1.1), поэтому для ограничения тока i ≤ iдоп последовательно с ПД необходимо включить ограничительный резистор R = 1 кОм (рис. 1.3). Практически ВАХ ПД удобно снимать, устанавливая необходимую величину тока i ПД и фиксируя соответствующее этому току напряжение и.

После включения диода измерение его параметров и режима следует производить через интервал времени, необходимый для установления теплового равновесия. Для миниатюрных диодов это время составляет 0,5-1 мин, для диодов малой мощности 3…5 мин, для мощных диодов 5…10 мин.

При эксперименте зафиксировать величину порогового напряжения Uпор (при i = 500 мкА). Произвести 10 измерений.

Результаты измерений занести в таблицу протокола (табл. 1) и построить график полученной зависимости i = f (U).

Таблица 1

I































U































Rдиф.пр
































2.3. Снять обратную ветвь ВАХ ПД i = f (U) для германиевого ПД (рис. 1.1).


3. Обработка результатов измерений:


3.1. Обработка результатов измерений, выполненных в п. 2.2.


На графиках экспериментальных ВАХ германиевого и кремниевого ПД построить соответствующие теоретические характеристики, рассчитанные по формуле 1.1.

Величины теплового тока I0 определить с помощью формулы 1.1 в точке Uпр = Uпор, iпр = 500 мкА, считая, что в данной точке теоретические и экспериментальные зависимости совпадают.

Для измеренных значений тока определить по экспериментальным ВАХ значения дифференциального сопротивления и сопротивления постоянному току для германиевого и кремниевого ПД.

Результаты расчетов занести в таблицу 1. Построить графики зависимостей Rдиф.пр = f (U), R0 пр = f (U).


3.2. Обработка результатов измерений, выполненных в п. 2.3:


Пользуясь экспериментальной ВАХ германиевого ПД (п. 2.3), определить для измеренных значений Uобр дифференциальное сопротивление и сопротивление постоянному току .

Результаты измерений занести в таблицу 2.


  1. По экспериментальной ВАХ стабилитрона определить напряжение и ток стабилизации.


Определить для выбранного значения тока стабилизации дифференциальное сопротивление .


4. Содержание отчета:


1. схемы измерений;

2. таблицы и графики снятых зависимостей;

3. результаты расчетов и построения;

4. анализ результатов измерений и расчетов.

ПРИЛОЖЕНИЕ


Справочные данные исследуемых в лаборатории электронных приборов
и интегральных микросхем


П1. Выпрямительные, импульсные и высокочастотные диоды


Тип диода

Структура

Iпр доп, мА

Uобр доп, В

fmax, кГц

τвосст, мкс

D2 Е

Ge, точечный

16

50




3

D2 Ж

Ge, точечный

8

150




3

D7 Г

Ge, сплавной

300

200

2,4




D7 Ж

Ge, сплавной

300

400

2,4




D9 Е

Ge, точечный

20

30




3

D104

Si, микросплавной

30

100

150

0,5

D226

Si, сплавной

300

200

1,0




KD503 А

Si, эпитаксиально-планарный

20

30




0,01

D312

Ge, диффузионный

50

75




0,7

1D507A

Ge, эпитаксиальный

35

20







FR307

Si, сплавной















П2. Стабилитроны и стабисторы


Тип диода

Структура

Uст, В

Iсм min, мА

Iсм max, мА

rD, Ом

D814A

Si, сплавной

7…8,5

3

42

6

D814 Б

Si, сплавной

8…9,5

3

36

10

D814 D

Si, сплавной

11,5…14,0

3

24

18

КС156 Т

Si, диффузионно-сплавной

5,6

1

22,4

100

D219 C

Si, микросплавной стабистор

0,57

1

50




КС113 А

Si, диффузионно-сплавной стабистор

1,17…1,8

1

100

80



П3. Биполярные транзисторы


Тип
тран-ра

Структура

h21Э

fh21Э(fТ), МГц

Iк доп, мА

Uкэ доп, В

Pк доп, мВт

τк, мкс

Cк (10 В), пФ

МП37Б

n-p-n, Ge, сплавной

20-50

1,0

20

15

150




40

МП39Б

p-n-p, Ge, сплавной

20-50

0,5

1,5

20

20

150




40

КТ315Б

n-p-n, Si, эпитаксиально-планарный

50-350

(250)

100

20

150

0,5

7

КТ361Б

p-n-p, Si, эпитаксиально-планарный

50-350

(250)

50

20

150

0,5

9




П4. Полевые транзисторы


Тип
тран-ра

Структура

Iс доп, (Iс нач)

Uси доп, В

Pс доп, мВт

Cзи, пФ

Cзс, пФ

Ccи, пФ

rк, Ом

Uкэ доп,
В

КП103И

n-p-переходный р-канальный

(0,8-1,8)

12

21

20

8



30

0,8-3

КП103Е

------------------------

(0,4-1,5)

10

7

20

8



50

0,4-1,5

КП103М

------------------------

(5-7,5)

10

120

20

8



60

3-5

КП301Б

p-МОП, индуцированный канал

15

20

200

3,5

1

3,5

100

-4

КП305Д

n-МОП, встроенный канал

15

15

150

5

0,8

5

80

-6

КП303Е

планарно-эпитаксиальный с n-каналом

(5-20)

25

200

6

2







8





Список литературы


1. Электронные, квантовые приборы и микроэлектроника: Учебное пособие для вузов/Под ред. Н.Д. Федорова. – М.: Радио и связь, 1998. – 560 с.

2. Справочник. Диоды и их зарубежные аналоги, в 3-х томах. – М.: РадиоСофт, 1998, т. 2 с. 30.



Добавить в свой блог или на сайт

Похожие:

Методические указания к лабораторной работе «Исследование характеристик и параметров полупроводниковых диодов» iconМетодические указания к лабораторной работе «Исследование характеристик и параметров полупроводниковых диодов и стабилитронов»
«Исследование характеристик и параметров полупроводниковых диодов и стабилитронов»

Методические указания к лабораторной работе «Исследование характеристик и параметров полупроводниковых диодов» iconЛабораторная работа №7 Исследование характеристик полупроводниковых диодов
Цель работы  экспериментальное определение вольт-амперных характеристик полупроводниковых диодов и стабилитронов, а также исследование...

Методические указания к лабораторной работе «Исследование характеристик и параметров полупроводниковых диодов» iconИсследование полупроводниковых резисторов
Исследование полупроводниковых резисторов: Методические указания к лабораторной работе по курсу “Физические основы электроники”/А....

Методические указания к лабораторной работе «Исследование характеристик и параметров полупроводниковых диодов» iconЛабораторная работа №14 Вольтамперные характеристики полупроводниковых диодов
Изучить основные свойства электронно-дырочного перехода путем экспериментального исследования вольтамперных характеристик полупроводниковых...

Методические указания к лабораторной работе «Исследование характеристик и параметров полупроводниковых диодов» iconИсследование полупроводниковых диодов
В лабораторных работах исследуются основные характеристики и параметры полупроводниковых диодов

Методические указания к лабораторной работе «Исследование характеристик и параметров полупроводниковых диодов» iconМетодические указания к лабораторной работе №3 по дисциплине «Техническая электродинамика»
Лабораторная работа №з исследование характеристик электростатических и электромагнитных экранов

Методические указания к лабораторной работе «Исследование характеристик и параметров полупроводниковых диодов» iconМетодические указания к выполнению лабораторной работы Пермь 2007 Составители: доц. А. С. Ажеганов, доц. И. Л. Вольхин, удк 621. 38
Изучение статических характеристик полупроводниковых диодов: метод указ к выполнению лаб раб. / сост. А. С. Ажеганов, И. Л. Вольхин;...

Методические указания к лабораторной работе «Исследование характеристик и параметров полупроводниковых диодов» iconИсследование электронного реле в схеме защиты методические указания к лабораторной работе
Электронное реле. Методические указания к лабораторной работе / Липецкий государственный технический университет. Сост. Р. Ю. Романовский,...

Методические указания к лабораторной работе «Исследование характеристик и параметров полупроводниковых диодов» iconС. Г. Камзолова электроника и схемотехника
Целью работы является экспериментальное исследование и анализ характеристик полупроводниковых диодов на базе p-n-перехода

Методические указания к лабораторной работе «Исследование характеристик и параметров полупроводниковых диодов» iconМетодические указания к лабораторной работе механические испытания металлов. Исследование изменений электрофизических параметров при растяжении и сжатии Дисциплина «Материаловедение и технология конструкционных материалов»


Разместите кнопку на своём сайте:
lib.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©lib.convdocs.org 2012
обратиться к администрации
lib.convdocs.org
Главная страница