МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ ТА НАУКИ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ “ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА”
ЗНЯТТЯ ВОЛЬТ-АМПЕРНОЇ ХАРАКТЕРИСТИКИ НАПІВПРОВІДНИКОВОГО ДІОДА
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ТА ІНСТРУКЦІЯ
до лабораторної роботи № 1
з дисципліни “Електроніка та мікропроцесорна техніка”
для студентів базового напряму 6.0902 “Інженерна механіка”
Затверджено на засіданні кафедри
автоматизації та комплексної механізації машинобудівної промисловості.
Протокол № 2 від 18.09.2008 р.
Львів – 2008
Зняття вольт-амперної характеристики напівпровідникового діода: Методичні вказівки та інструкція до лабораторної роботи № 1 з дисципліни “Електротехніка електроніка та мікропроцесорна техніка” для студентів базового напряму: 6.0902 “Інженерна механіка” /Укл.: І. Д. Зелінський, С. А. Таянов, В. М. Гурський. – Львів: Видавництво Національного університету “Львівська політехніка”, 2008. – 15 с.
Відповідальний за випуск Гаврильченко О. В., канд. техн. наук, доц.
Рецензент Русин Б. П., д-р. техн. наук, с.н.с. ФМІ НАН України
ЗНЯТТЯ ВОЛЬТ-АМПЕРНОЇ ХАРАКТЕРИСТИКИ НАПІВПРОВІДНИКОВОГО ДІОДА
Мета роботи – вивчення властивостей площинних напівпровідникових діодів шляхом практичного зняття і дослідження їх вольт-амперних характеристик (ВАХ).
1. Короткі теоретичні відомості
Напівпровідниковим p-n переходом називають тонкий шар, що утвориться в місці контакту двох областей напівпровідників акцепторного (p) і донорного (n) типів (рис. 1). Обидві області напівпровідника електрично нейтральні, оскільки як сам матеріал напівпровідника, так і домішки є електрично нейтральними. Відмінності цих областей у тому, що в лівій (p області) основними носіями заряду є дірки, а в правій (n області) – електрони.
EMBED PBrush
Рис. 1. Розподіл зарядів в області p-n переходу
До основних властивостей p-n переходу відносяться властивість односторонньої провідності, температурні властивості p-n переходу, частотні властивості p-n переходу, пробій p-n переходу.
Властивість односторонньої провідності p-n переходу неважко розглянути на вольт-амперній характеристиці. Вольт-амперною характеристикою (ВАХ) називається графічно виражена залежність величини струму, що протікає через p-n перехід, від величини прикладеної напруги EMBED Equation.3 .
Вважатимемо пряму напругу позитивною («+» прикладений до p області, «-» до n області), зворотну негативною («-» прикладений до p області, «+» до n області). Струм через p-n перехід може бути визначений таким чином:
EMBED Equation.3 , (1)
де EMBED Equation.3 – струм, викликаний проходженням власних носіїв заряду, EMBED Equation.3 – основа натурального логарифму; EMBED Equation.3 – заряд електрону; EMBED Equation.3 – температура; EMBED Equation.3 – напруга, прикладена до p-n переходу; EMBED Equation.3 – постійна Больцмана.
При прямому вмиканні EMBED Equation.3 , EMBED Equation.3 , EMBED Equation.3 , EMBED Equation.3 . При збільшенні прямої напруги прямий струм змінюється за експоненціальним законом (рис. 2).
При зворотному вмиканні EMBED Equation.3 , EMBED Equation.3 , EMBED Equation.3 . Оскільки величина зворотного струму в багато разів менша, ніж прямого, то зворотним струмом можна знехтувати і вважати, що p-n перехід проводить струм тільки в одному напрямку.
При прямому включенні максимальний спад напруги на діоді становить 0,3 1 В.
Пробій p-n переходу. EMBED Equation.3 . При збільшенні зворотної напруги енергія електричного поля встановлюється достатньою для генерації носіїв заряду. Це приводить до сильного збільшення зворотного струму. Явище сильного збільшення зворотного струму при певній зворотній напрузі називається електричним пробоєм p-n переходу. Електричний пробій – це оборотний пробій, тобто при зменшенні зворотної напруги p-n перехід відновлює властивість односторонньої провідності. Якщо зворотну напругу не зменшити, то напівпровідник сильно нагріється за рахунок теплової дії струму і p...
