Мыслей.NET

ВЯТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГУМАНИТАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Физико – математический факультет
Кафедра общей физики
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ДИОДЫ
Методические указания к лабораторной работе № 2
Киров гЫ) Преподаватель Мултановский В.В.

Жми на, чтобы скачать!---->>> Качаем Л.Б. №2 "Полупроводниковые диоды" мать их... Кто найдет ответы на вопросы, вставляем в камменты ответы.

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Ознакомиться с устройством и электрическими свойствами полупроводниковых диодов, изучить методы определения их характеристик и параметров, ознакомиться с электронными устройствами на основе некоторых типов диодов.

2. ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ
Полупроводниковый диод – это прибор с одним электронно-дырочным (p-n) переходом и двумя выводами, называемыми анодом (А) и катодом (К). Условное обозначение:

А  К

Вольт–амперная характеристика идеального диода описывается теоретически полученной формулой:

I = Is [(exp ) - 1]

Is – тепловой ток не основных носителей заряда, q – заряд электрона, k – постоянная Больцмана, Т – температура. При комнатной температуре kT/q = 0,026 В, поэтому при U > 0,1 В единицей в формуле можно пренебречь по сравнению с экспонентой, а при U < - 0,1В - экспонентой по сравнению с единицей. Таким образом, при прямом напряжении ток экспоненциально растёт с ростом напряжения, при обратном – не зависит от напряжения и равняется тепловому току Is и вольт-амперная характеристика (ВАХ) идеального диода выглядит следующим образом:

I
U

Реальная характеристика диода отличается от идеальной, поскольку материал диода обладает сопротивлением, поэтому прямая ветвь ВАХ при значительных токах имеет линейный (омический) участок
I =
Rд – дифференциальное сопротивление диода (0,1 ÷ 30 ОМ), U0 – напряжение отсечки (0,2 ÷ 0,5В). При больших обратных напряжениях возможен электрический (лавинный) пробой p-n перехода, переходящий в тепловой пробой
I

Омический
участок

U0 U
Электр.пробой

Тепловой пробой в 1ой четверти

Кроме того, ВАХ реального диода зависит от его конструкции и назначения:

2.1. Выпрямительные диоды. Предназначены для преобразования переменного тока в постоянный. Условное обозначение:

Вольт-амперная характеристика (рабочая часть):
I
U

Основные параметры: средний прямо ток, среднее прямое напряжение, максимальное обратное напряжение, обратный ток, максимальная частота.

2.2. Диоды Шотки. Содержат вместо p – n перехода выпрямляющий контакт металл – полупроводник, обладающий по сравнению с p – n переходом меньшей ёмкостью и меньшим значением прямого напряжения. Используются на высоких частотах (до десятков ГГц) и в импульсных режимах. Условное обозначение:

2.3. Варикапы. Предназначены для работы в качестве конденсатора, ёмкость которого управляется напряжением. При подаче обратного напряжения увеличивается ширина запирающего (непроводящего) слоя, что приводит к уменьшению ёмкости p-n перехода. Условное обозначение:

2.4. Стабилитроны. Предназначены для работы в режиме электрического пробоя. Условное обозначение:

Вольт-амперная характеристика:
Uстаб

Как видно из ВАХ, на участке пробоя сила тока почти не зависит от напряжения, что и используется для стабилизации напряжения.
Основные параметры: Напряжение стабилизации, минимальный ток стабилизации, максимальный ток стабилизации, дифференциальное сопротивление в режиме стабилизации.

2.5. Стабисторы. Обладают малым дифференциальным сопротивлением, вследствие чего очень крутой прямой ветвью ВАХ. Используются для стабилизации малых (до 1В) напряжений. Включаются в прямом направлении.

2.6. Туннельные диоды – диоды на основе вырожденных полупроводников, в которых используется явление туннельного пробоя в прямом направлении, приводящего к появлению на прямой ветви ВАХ участка с отрицательным дифференциальным сопротивлением. Вырождение энергетических зон возникает за счёт большой концентрации примесей, в результате чего уровень Ферми оказывается внутри зон и в области p-n перехода наблюдается перекрытие зон проводимости и валентной зоны, что делает возможным переход носителей из одной зоны в другую без затраты энергии (туннельный переход). Условное обозначение:

Вольт-амперная характеристика:

I
U

Наличие участка с отрицательным дифференциальным сопротивлением обеспечивает использование туннельных диодов в качестве усилительного элемента и в качестве элемента генераторов на сверхвысоких частотах (более 1 ГГц).

2.7. Обращённые диоды – диоды на основе вырожденных полупроводников, в которых используется явление туннельного пробоя в обратном направлении. Степень вырождения полупроводников в этих диодах меньше, чем в туннельных за счёт меньшей концентрации примесей, поэтому энергетические зоны при прямом напряжении в области p-n перехода не перекрываются и в прямом направлении такой диод ведёт себя как обычный. При обратном включении энергетические зоны перекрываются и между ними возможен туннельный пробой, таким образом, в обратном направлении проводимость диода оказывается намного больше, чем в прямом. Условное обозначение:

Вольт-амперная характеристика:
I
U

Обращённые диоды используются в электронных устройствах, работающих при малых сигналах (смесители, детекторы и т.д.)

Ну а дальше не буду вставлять, проще скачать думаю, видимо кривые руки у кое-кого, что рисунки делать не умеют:)))) . Ссылка на работу в самом начале поста епт:)

В общем сам ход работынайдете в архиве сами... Качаем даунлоад менеджером лучше...

Сделать вывод о применимости параметрического стабилизатора для стабилизации напряжения.

4. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

4.1. Устройство и принцип действия полупроводникового диода.
4.2. Обозначение и маркировка полупроводниковых диодов.
4.3. Что такое коэффициент передачи напряжения?
4.4. Что такое коэффициент стабилизации напряжения?
4.5. Изобразите временную диаграмму напряжения в одном из диодов двухполупериодного выпрямителя (вместе с диаграммой входного напряжения).
4.6. Как избавиться от пульсаций напряжения на выходе выпрямителя? Поясните с помощью временной диаграммы.
4.7. Каково назначение балластного резистора в параметрическом стабилизаторе напряжения?

ЛИТЕРАТУРА

1. Лачин В.И., Савёлов Н.С. Электроника: Учебное пособие.»Феникс», 2002. – 576с.
2. Тугов Н.М., Глебов Б.А., Чарыков Н.А. Полупроводниковые приборы. – М.: Энергоатомиздат, 1997. – 2806 с.
3. Основы промышленной электроники: под редакцией Герасимова, 1986.