Мета роботи. вивчення вольт-амперної характеристики напівпровідникового діода, знайомство з роботою одно- і двухполуперіодного випрямляча.
Завдання. 1. Побудувати вольт-амперні характеристики германієвого і меднозакісного діодів. Оцінити коефіцієнти випрямлення і опору прямого і зворотного струмів діодів.
2. Визначити ККД схеми однополупериодного і двухполуперіодного випрямлення, досліджувати осциллографом отримані криві.
Прилади й приналежності. джерело живлення, електронний осцилограф, вольтметр, амперметри, германієвого і меднозакісний діоди, схеми випрямлячів.
Увага! Так як в роботі використовується висока напруга, необхідно суворо дотримуватися правил техніки безпеки.
Принцип дії напівпровідникових діодів заснований на властивостях електронно-діркового переходу, який створюють всередині напівпровідника шляхом введення в одну його частину акцепторной домішки, а в іншу - донорной. Тоді одна область має дірковий р. а інша - електронну n -провідність.
Внаслідок надмірної концентрації електронів в n-області і дірок в р-області відбувається дифузія основних носіїв через контакт. Рекомбінація електронів і дірок призводить до утворення в приконтактной області подвійного електричного шару: на кордоні n-області виникає нескомпенсований електронами об'ємний заряд позитивних іонів донорної домішки, а на кордоні р-області нескомпенсований заряд негативних іонів акцепторної домішки. Ця область об'ємного заряду і є (р -n)-перехід. Електричне поле в цьому шарі направлено так, що протидіє подальшому переходу через шар основних носіїв. Рівновага досягається при такій висоті потенційного бар'єру, при якій рівні Фермі обох областей розташовуються на однаковій висоті.
У стані рівноваги сумарний струм, створений рухом основних і неосновних носіїв струму через (р -n)-перехід, дорівнює нулю.
Підключення до (р -n) -переходить зовнішньої напруги прямої полярності (плюс з боку р -полупроводніка, мінус з боку n -полупроводніка) призводить до зменшення електричного поля подвійного шару і його опору. Число основних носіїв струму, здатних проникнути через (р -n)-перехід, зростає, потік неосновних носіїв струму не змінюється. Через контакт йде струм в прямому напрямі. Причому зовнішня напруга порушує рівновагу, так що рівні Фермі обох областей зміщуються один щодо одного. При прямій напрузі рівень Фермі в р-області розташовується нижче, ніж n-області.
Зовнішнє поле зворотної полярності складається з внутрішнім електричним полем подвійного шару, тоді для струму основних носіїв виникає великий опір. Через контакт йде струм зворотного напрямку. При деякій величині зворотної напруги перехід основних носіїв струму через контакт припиняється, тоді зворотний струм створюється неосновними носіями і досягає свого насичення.
Неоднаковість опору в прямому і зворотному напрямку дозволяє використовувати (р -n) -переходить для випрямлення змінного струму, т. Е. При доданому змінній напрузі здійснюється одностороння провідність. Залежність струму через (р -n)-перехід від прикладеної до нього напруги, яка називається його вольт-амперної характеристикою, зображена на рис. 1.
Мал. 1. Вольт-амперна характеристика діода
ОПИС УСТАНОВКИ І МЕТОДУ ИЗМЕРЕНИЙ
Для дослідження вольт-амперної характеристики германієвого і меднозакісного діодів в роботі використовуються прилади для вимірювання сили струму і напруги. Електрична схема включення діодів наводиться на рис. 2. Досліджуваний діод через перемикач П1 і двополюсний перемикач П2 підключається через змінний опір R до джерела напруги 5 В. Перемикач П1 змінює полярність включення діода, при цьому через діод йде струм в прямому або зворотному напрямку. Падіння напруги на діоді вимірюється вольтметром. Прямий струм вимірюється миллиамперметром, а зворотний - мікроамперметром.
Мал. 2. Схема підключення діодів
За вольт-амперної характеристики діода можна визначити: 1) коефіцієнт випрямлення діода; 2) опору прямого і зворотного переходу. Під коефіцієнтом випрямлення розглядають відношення величини прямого струму до зворотного при однакових значеннях прямого і зворотного напруги. Опір діода визначається в прямому і в зворотному напрямках.
Для дослідження одно- та двухполуперіодного випрямлення використовуються прилади для вимірювання струму і напруги, електронний осцилограф. Електрична схема включення наведена на рис. 3. Досліджуваний випрямлена напруга знімається з опору R в положенні перемикача П1 - Vс. У положенні перемикача П1 - V 0 на вольтметр подається напруга з виходу трансформатора (змінне).
Мал. 3. Схема одно- і двухполуперіодного випрямляча
За допомогою перемикача П2 включається схема одно- або двухполуперіодного випрямлення. Для спостереження виду залежності випрямленого струму від часу в схемі передбачені гнізда для підключення осцилографа.
коефіцієнт корисної дії випрямляча виражається відношенням
де V 0, I 0 - ефективні змінні напруга і струм; Vс. І с - випрямлені напруга і струм.
ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ
Завдання 1. Вивченні вольт-амперної характеристики
германієвого і меднозакісного діодів
Включити установку в мережу (див. Рис. 2). Перемикач П2 в положенні Ge.
Для вимірювання прямого струму I пр перемикач П1 замикають на клеми 1 - 2, в схему вимірів включається міліамперметр.
Встановити змінним опором мінімальне значення напруги.
Записати показання вольтметра і міліамперметра.
Поступово збільшуючи напругу, зняти залежність Іпр від Vпр (5 - 10 значень).
Для вимірювання зворотного потоку Iоб замкнути П1 на клеми 3 - 4, при цьому в схему вимірів включається мікроамперметр.
Встановити змінним опором мінімальне значення напруги.
Записати показання вольтметра і мікроамперметра.
Поступово збільшуючи напругу, зняти залежність Iоб від Vоб.
Переключити П2 в положення Cu2О, виконати для меднозакісного діода вимірювання пп. 1 - 8.
Побудувати вольт-амперні характеристики діодів.
Отримати оцінки коефіцієнта випрямлення для діодів.
Отримати оцінки опору прямого і зворотного переходу діодів.
Завдання 2. Вивчення роботи одно- і двухполуперіодного випрямляча
За допомогою перемикача П2 включити схему однополупериодного випрямляча.
Перемикачем П1 подати на опір R напруга з виходу трансформатора V 0.
Записати показання амперметра і вольтметра.
Перемикачем П1 подати на опір R випрямлена напруга Vс.
Записати показання амперметра і вольтметра.
Визначити ККД схеми однополупериодного випрямлення.
За допомогою перемикача П2 включити схему двухполуперіодного випрямляча.
Повторити пп. 3 - 7.
Дослідити осциллографом криві підводиться і випрямленої напруги і замалювати їх форму.
Поясніть на енергетичній діаграмі (р -n)-переходу, як змінюється висота бар'єру (р -n)-переходу при додатку до нього зовнішньої напруги (прямого і зворотного).
Поясніть особливості вольт-амперної характеристики діода.
Назвіть переваги і недоліки напівпровідникових діодів в порівнянні з вакуумними.
Чому енергетичні рівні ізольованих атомів в кристалі розщеплюються в зони?
Що називається зоною провідності, валентної зоною?
Савельєв І. В. Курс загальної фізики. в 3 т. / І. В. Савельєв. - М. Наука, 1979. - Т. 3. 221 - 226 с.
Схожі роботи:
Вивчення роботи полупроводніковогодіода
Лабораторна робота >> Фізика
протікає через діод. від прикладається напруги. Процес зняття вольт -ампернойхарактерістікіполупроводніковогодіода розділений на дві.
Напівпровідникові СТАБІЛІЗАТОРИ
Лабораторна робота >> Комунікації і зв'язок
роботи - дослідження робочого ділянки вольт -ампернойхарактерістікіполупроводнікового стабилитрона, вивчення основних характеристик параметричного і компенсаційного стабілізаторів напруги.
Розрахунок і проектування діода Ганна
Курсова робота >> Комунікації і зв'язок
діодів. тиристорів, тунельних діодів і інших напівпровідникових приладів. [1] Велика робота по вивченню. полупроводніковийдіод на основі виродженого напівпровідника, в якому тунельний ефект призводить до появи на вольт - ампернойхарактерістіке.
напівпровідникові наноструктури
Курсова робота >> Фізика
вольт -ампернойхарактерістіке буде ділянка негативного диференціального опору. Завдяки цьому в електронних схемах резонансний діод. з тих пір, як почалося вивчення квантових ефектів в напівпровідникових структурах. Були зроблені чудові.
РОБОТА № 7 ВИВЧЕННЯ термоелектронної емісії Мета роботи: Отримати вольт -ампернуюхарактерістікудіода і перевірити закони термоелектронної. за допомогою пристосування, що складається з напівпровідникового лазера та спеціального вимірювального пристрою.