Мета роботи
Дослідження напруги і струму діода при прямому і зворотному зсуві р-n переходу.
Побудова і дослідження вольтамперної характеристики (ВАХ) для напівпровідникового діода.
Дослідження опору діода при прямому і зворотному зсуві по вольтамперной характеристиці.
Аналіз опору діода (пряме і зворотне зміщення) на змінному і постійному струмі.
Вимірювання напруги вигину вольтамперної характеристики.
лабораторна установка
Функціональний генератор;
мультиметр;
осцилограф;
Джерела постійного напруження регульований (5 - 0.5 В);
Діод 1N4001;
Резистори 100 Ом, 1 Ом.
Хід роботи
Експеримент 1. Вимірювання напруги і обчислення струму через діод.
При складанні електричного кола відповідно до схеми на рис. 1.а мультиметр показував напругу на діоді U пр при прямому зміщенні. При перевороті діода (рис. 1.б) мульти-метр показував напругу на діоді Uоб при зворотному зміщенні. Показання Uпр і Uоб занесені в розділ "Результати експериментів". Обчислені струми діода при прямому Іпр і зворотному Iоб зміщенні відповідно до формул (1) і (2) так само були відображені в розділі «Результати експериментів».
Мал. 1.а. Напруга на діоді при прямому включенні.
Мал. 1.б. Напруга на діоді при зворотному включенні.
Експеримент 2. Вимірювання струму.
При складанні електричного кола відповідно до схеми на рис. 2.а мультиметр
показував струм діода Іпр при прямому зміщенні. При перевороті діода (рис. 2.б) мультиметр показував струм Iоб діода при зворотному зміщенні. Показання були відображені в розділі "Результати експериментів".
Рис 2.а. Струм діода при прямому включенні.
Рис 2.б. Струм діода при зворотному включенні.
Експеримент 3. Вимірювання статичного опору діода.
Під час вимірювання опору діода в прямому і зворотному підключенні із застосуванням мультиметра в режимі омметра малі значення опору відповідали прямому підключенню. Показання прямого опору були різні для різних шкал омметра. Це можна пояснити тим, що опір діода можна охарактеризувати константою при різній напрузі.
Експеримент 4. Зняття вольтамперной характеристики діода.
Пряма гілка ВАХ.
При включенні схеми згідно рис 3.а, послідовно встановлюючи значення ЕРС джерела рівними 5 В, 4 В, 3 В, 2 В, 1 В, 0.5 В, були зафіксовані значення напруги Unp і струму I пр діода в таблицю розділу "Результати експериментів".
Мал. 3.а.
Зворотній гілка ВАХ.
При включенні схеми з перевернутим діодом згідно рис 3.б, послідовно встановлюючи значення ЕРС джерела рівними 5 В, 4 В, 3 В, 2 В, 1 В, 0.5 В, були зафіксовані значення напруги Unp і струму I пр діода в таблицю розділу "Результати експериментів ".
Мал. 3.б.
За отриманими даними були побудовані графіки Іпр (Unp) і Iоб (Uоб). г). Результати занесені в розділ "Результати експериментів".
За Фромули (3) Обчислено опір діода на постійному струмі Іпр = 4 мА. Визначено напруга вигину, яке визначається з вольтамперної характеристики діода, зміщеного в прямому напрямку, для точки, де характеристика зазнає різкий злам. Див. "Результати експериментів".
Експеримент 5. Отримання ВАХ на екрані осцилографа.
При включенні схеми згідно рис. 4 на ВАХ, що з'явилася на екрані осцилографа, по горизонтальній осі зчитується напруга на діоді в мілівольтах (канал А), а по вертикальній - струм в міліампер (канал В, 1 мВ відповідає 1 мА). Зверніть увагу на вигин ВАХ. Виміряйте занесені в розділ "Результати експериментів".
Мал. 4. Зняття ВАХ діода за допомогою осцилографа
робочі формули
Іпр = (Uі -Uпр) / 100 (1), де Uі - напруга на джерелі, Uпр - напрямок на діоді;
Iоб = (Uі -Uоб) / 100 (2). де Uі - напруга на джерелі, Uоб - напрямок на діоді;
Rпр = Uпр / Іпр (3), де U пр - напруга на джерелі, Іпр - напрямок на діоді.
результати експериментів
Експеримент 1. Вимірювання напруги і обчислення струму через діод.
Напруга при прямому зміщенні, Uпр = 773,414 мВ;
Напруга при зворотному зміщенні, Uоб = 10 В;
Струм при прямому зміщенні Іпр = 92,266 мА;
Струм при зворотному зміщенні Iоб = 0 А.
Експеримент 2. Вимірювання струму через діод.
Струм при прямому зміщенні Іпр = 92,266 мА;
Струм при зворотному зміщенні Iоб = 31,992 пА.
Експеримент 3. Вимірювання статичного опору діода.
Опір діода при прямому зміщенні Rпр = 1,407 кОм;
Опір діода при зворотному зміщенні Rоб = 1,940 кОм.