Порядок проведения экспериментов
Лабораторная работа №1. Полупроводниковые диоды
Цель работы:
1. Исследование напряжения и тока диода при прямом и обратном смещении p-n перехода.
2. Построение и исследование вольтамперной характеристики (ВАХ) полупроводникового диода.
3. Исследование сопротивления диода при прямом и обратном смещении по вольтамперной характеристике.
Краткие теоретические сведения
Для исследования напряжения и тока диода при прямом и обратном смещении p-n перехода достаточно иметь универсальный прибор – мультиметр. С помощью этого прибора можно снять вольтамперную характеристику (ВАХ) диода или любого другого нелинейного двухполюсника. Проще всего в этом случае измерять напряжение на диоде в схеме, показанной на рисунке 1.1, подсоединяя к диоду через резистор источники напряжения различной вели- чины.
Рисунок 1.1- Схема измерения напряжения на диоде
Ток диода при этом можно вычислить из выражения:
Iпр = (Е - Uпp)/R (1.1)
где Iпр - ток диода в прямом направлении, Е - напряжение источника питания, Uпp - напряжение на диоде в прямом направлении. Изменив полярность включения диода в той же схеме рисунок 1.1, можно снять ВАХ диода по той же методике и в обратном направлении
Iоб = (Е - Uоб)/R (1.2)
где Iоб - ток диода в обратном направлении, Uоб - напряжение на диоде в обратном направлении. Точность при таких измерениях оставляет желать лучшего из-за разброса сопротивлений у резисторов одного номинала. На рисунке 1.2 показана схема измерения тока диода. Для получения более точной характеристики при использовании только одного мультиметра, необходимо сначала измерить напряжение в схеме на рисунке 1.1, а затем ток в схеме на рисунке 1.2. При этом можно пользоваться по прежнему только мультиметром, подключая его то как вольтметр, то как амперметр.
|
|
|
Рисунок 1.2- Схема измерения тока диода
Гораздо быстрее можно выполнить эту работу, если использовать и вольтметр, и амперметр. Тогда, включив их по схеме, показанной на рисунке 1.3, можно сразу видеть ток и напряжение на табло этих приборов.
Рисунок 1.3- Схема для снятия ВАХ диода
 |
Вольтамперная характеристика может быть получена путем измерения напряжений на диоде при протекании различных токов за счет изменения напряжения источника питания Vs. Схема для исследования ВАХ диода с помощью осциллографа показана на рисунке
Рисунок 1.4- Схема для исследования ВАХ диода с помощью осциллографа
При таком подключении координата точки по горизонтальной оси осциллографа будет пропорциональна напряжению, а по вертикальной - току через диод. Поскольку напряжение в вольтах на резисторе R2 численно равно току через диод в амперах (I=U/R=U/I=U), по вертикальной оси можно непосредственно считывать значения тока. Если на осциллографе выбран режим В/А, то величина, пропорциональная току через диод (канал В), будет откладываться по вертикальной оси, а напряжение (канал А) - по горизонтальной. Это и позволит получить вольтамперную характеристику непосредственно на экране осциллографа.
|
|
|
При получении ВАХ диода с помощью осциллографа на канал А вместо точного напряжения на диоде подается сумма напряжения диода и напряжения на резисторе R2. Ошибка из-за этого будет мала, так как падение напряжения на резисторе будет значительно меньше, чем напряжение на диоде. Из-за нелинейности диода его нельзя характеризовать величиной сопротивления, как линейный резистор. Отношение напряжения на диоде к току через него U/I, называемое статическим сопротивлением, зависит от величины тока. В ряде применений на постоянную составляющую тока диода накладывается небольшая переменная составляющая (обычно при этом говорят, что элемент работает в режиме малых сигналов). В этом случае интерес представляет дифференциальное (или динамическое) сопротивление dU/dI. Величина динамического сопротивления зависит от постоянной составляющей тока диода, определяющей рабочую точку на характеристике.
Порядок проведения экспериментов
Дата добавления: 2021-11-30; просмотров: 13; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!