Міністерство освіти і науки України Дрогобицький механіко-технологічний коледж Лабораторія основ електроніки і мікроелектроніки Затверджую: Заст. директора з навчальної роботи _______ Ренжин П.М. “___”____2009р. Лабораторна робота № 3 Дослідження випрямляючого діода і стабілітрона З предмету основи електроніки і мікро електроніки Розглянуто на засіданні ЦК ___________Протокол № __ “___” ____ 2009р. Голова ЦК ______ Дрогобич 2009 р. 1.Мета роботи: Вивчення властивостей випрямляючого діода і стабілітрона шляхом зняття їх вольт амперних характеристик. 2.Схема макета:
Вольтметр/ V2 / - М42100, 15 В, клас точності 1,5; Міліамперметр / mA / - М42100, 50 мА, клас точності 1,5. 3.Теоретичні основи: Напівпровідниковим діодом називається прилад з одним електронно-дірковим переходом і двома виводами. Найбільше застосування одержали германієві і кремнієві діоди. В залежності від способу одержання електронно-діркових переходів напівпровідникові діоди діляться на два типи: площинні і точкові. Випрямляючі діоди відносяться до групи площинних діодів. Основними методами одержання електронно-діркових переходів для випрямляючих діодів являються сплавлення і дифузія. Електронно-дірковий перехід малопотужного сплавного кремнієвого діода утворюються вплавленням алюмінію в кремній. В дифузійних діодах електронно-дірковий перехід створюється при високій температурі дифузією домішки в кремній або германій з середовища, яке має в наявності пари домішкового матеріалу. Робота напівпровідникового випрямляючого діода базується на властивостях електронно-діркового переходу пропускати струм тільки в одному напрямку. Основною характеристикою напівпровідникових діодів являється вольт-амперна характеристика / рис.1 /.
З вольт-амперної характеристики видно, що електронно-дірковий перехід являється нелінійним елементом, опір якого сильно залежить від величини і полярності прикладної напруги. З підвищенням прямої напруги опір електронно-діркового переходу зменшується. При зміні полярності прикладеної напруги опір електронно-діркового переходу різко зростає. На нелінійних властивостях електронно-діркового переходу ґрунтується робота напівпровідникових діодів, які використовуються для випрямлення змінного струму. Подальше підвищення зворотної напруги призводить до електричного пробою електронно-діркового переходу, при якому зворотній струм різко зростає. Пробій електронно-діркового переходу відбувається в наслідок внутрішньої електростатичної емісії під впливом іонізації при співударі атомів напівпровідника з електронами. Вказаний процес має лавиноподібний характер і призводить до значного підвищення зворотнього струму через електронно-дірковий перехід. Явище електричного пробою, неприпустиме для випрямляючих діодів, знаходить корисне застосування в кремнієвих стабілітронах. Кремнієві стабілітрони характеризуються малою шириною електронно-діркового переходу і зв’язаною з цим великою напруженістю електричного поля на переході. Нормальним режимом для цих приладів є робота при зворотній напрузі. Типову вольт-амперну характеристику кремнієвого стабілітрона наведено на рис.2. Під час роботи стабілітронів використовують початкову стадію пробою, яку називають оборотним пробоєм. Вольт-амперна характеристика в цьому разі має вигляд прямої вертикальної лінії, яка проходить майже паралельно осі струмів. Тому при зміні в широких межах струму через прилад спад напруги на ньому практично не змінюється. Ця властивість кремнієвих стабілітронів і дає змогу використовувати їх для стабілізації напруги. При перевищенні допустимого зворотнього струму стабілітронів останній виходить з ладу від теплового / необоротного/ пробою.
Основними параметрами випрямляючих діодів є: Iпр.макс. – найбільший прямий струм, що може тривалий час проходити через діод, не порушуючи його нормальної роботи; Uзв.доп. – допустима зворотня напруга – найбільше значення напруги, яку можна прикладати до діода в зворотньому напрямку протягом тривалого часу без порушення його нормальної роботи; Uпр. – значення постійної напруги на діоді при заданому прямому струмі; Iзв. – значення постійного струму, що протікає через діод в зворотньому напрямку при заданій зворотній напрузі. Основними параметрами кремнієвих стабілітронів є: Uст. – напруга стабілізації; Iст.макс. – максимальний струм стабілізації; Iст.мін. – мінімальний струм стабілізації; ТКН – температурний коефіцієнт напруги стабілізації – відношення відносної зміни напруги до абсолютної зміни температури навколишнього середовища. 4. Порядок складання схеми: Подати на макет напругу живлення 24В. Вольтметр з’єднати з клемами X1, Х2, а міліамперметр - з клемами Х3, Х4, звертаючи увагу на полярність їх ввімкнення. 5. Знімання вольт-амперної характеристики випрямляючого діода: Зняти залежність Іпр.=f / Uпр. /. Для цього за допомогою потенціометра R2 встановити 5…7 значень прямої напруги і користуючись міліамперметром, провести відліки прямого струму. Дані експерименту записати в табл.1 Таблиця 1 Uпр., В         Іпр., мА          6.Знімання вольт-амперної характеристики кремнієвого стабілітрона: Зняти залежність Ізв.=f / Uзв. /. Для цього міліамперметр під єднати до клем Х5, Х6. За допомогою потенціометра R2 встановити 5…7 значень напруги і користуючись міліамперметром, провести відлік зворотнього струму. Дані експерименту занести у табл..2. Таблиця 2 Uзв., В         Ізв., мА         7.Обробка експериментальних даних: На міліметровому папері побудувати вольт-амперні характеристики випрямляючого діода і кремнієвого стабілітрона. Вичислити величину прямого опору випрямляючого діода і напругу стабілізації кремнієвого стабілітрона. 8.Зміст звіту: Найменування і мета роботи; принципова електрична схема; таблиці експериментів; графіки і результати обчислень; висновок. Висновок: На цій лабораторній роботі я вивчав властивості випрямляючого діода і стабілітрона шляхом зняття їх вольт амперних характеристик і на міліметровому папері побудував вольт-амперні характеристики випрямляючого діода і кремнієвого стабілітрона. Вичислив величину прямого опору випрямляючого діода і напругу стабілізації кремнієвого стабілітрона.