Загрузил Black_kisik

ЭЛ-ЛР№1-Отчёт

реклама
Национальный исследовательский университет
Московский энергетический институт
Институт Радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова
Лабораторная работа №1
«Статические характеристики полупроводниковых диодов»
Студент: Цуркан В.А.
Группа: ЭР-14-22
Преподаватель: Торина Е.М.
Москва
2024 г.
Цель работы:
Получить экспериментальные статические характеристики германиевых и кремниевых
полупроводниковых p-n диодов для области прямых токов. Получить экспериментальные
статические характеристики тех же диодов для области обратных токов. По
экспериментальным статическим характеристикам определить параметры нелинейных
низкочастотных моделей диодов. Получить экспериментальные статические
характеристики p-n переходов биполярного транзистора.
рис.1 - Схема измерительных цепей
Исследование прямых ветвей статических вольтамперных характеристик диодов и
транзисторов.
Кремниевый диод:
рис.4 –прямая ветвь ВАХ кремниевого диода
Расчет Is и rд :
1
2
Масштаб, мВ/Кл
UI
3,7
4,0
200
UII
1,0
3,0
10
Производится выбор двух точек на графике и рассчитываются соответствующие этим
точкам значения токов и напряжений:
Iд1 =
1
мВ
∗ 10
= 1,9609 мА = 0,0019609 А
5.1
Кл
Iд2 =
3
мВ
∗ 10
= 5,8826 мА = 0,0058826 А
5.1
Кл
Uд1 = 3,7 ∗ 200 мВ = 740 мВ = 0,74 В
Uд2 = 4 ∗ 200 мВ = 800 мВ = 0,80 В
Сопротивление диода rд* рассчитываемся с учетом измерительного сопротивления R3.
Затем из полученного значения извлекается сопротивление диода rд:
rд ∗ =
=
Uд1 − Uд2 − φТ (lnIд1 − lnIд2 )
=
Iд1 − Iд2
0,74 − 0,8 − 0,025(ln0,0019609 − ln0,0058826)
= 8,296 Ом
ln0,0019609 − ln0,0058826
rд = rд ∗ − R 3 = 8,296 − 5,1 = 3,196 Ом
Расчёт тока насыщения Is по формуле:
Iд1 Uд2 −Iд2 Uд1
+ Iд2 lnIд1 − Iд1 lnIд2
φТ
lnIs =
= −35,184 A
Iд1 − Iд2
Is = e−35,184 = 5,246 ∗ 10−16 A
Германиевый диод:
рис.5 – прямая ветвь ВАХ германиевого диода
Расчет Is и rд:
1
2
Масштаб, мВ/Кл
UI
1,8
3,75
200
UII
1,0
3,0
10
Производится выбор двух точек на графике и рассчитываются соответствующие этим
точкам значения токов и напряжений:
Iд1 =
1
мВ
∗ 10
= 1,9609 мА = 0,0019609 А
5.1
Кл
Iд2 =
3
мВ
∗ 10
= 5,8826 мА = 0,0058826 А
5.1
Кл
Uд1 = 1,8 ∗ 200 мВ = 360 мВ = 0,36 В
Uд2 = 3,75 ∗ 200 мВ = 750 мВ = 0,75 В
Сопротивление диода rд* рассчитываемся с учетом измерительного сопротивления R3.
Затем из полученного значения извлекается сопротивление диода rд:
rд ∗ =
Uд1 − Uд2 − φТ (lnIд1 − lnIд2 )
= 92,443 Ом
Iд1 − Iд2
rд = rд ∗ − R 3 = 92,443 − 5,1 = 87,343 Ом
Расчёт тока насыщения Is по формуле:
Iд1 Uд2 −Iд2 Uд1
+ Iд2 lnIд1 − Iд1 lnIд2
φТ
lnIs =
= −13,383 A
Iд1 − Iд2
Is = e−13,383 = 1,541 ∗ 10−6 A
Коллекторный p-n переход биполярного транзистора:
рис.6 – прямая ветвь ВАХ коллекторного p-n перехода биполярного транзистора
Масштаб, мВ/Кл
UI
200
UII
10
Эмиттерный p-n переход биполярного транзистора:
рис.7 – прямая ветвь ВАХ эмиттерного p-n перехода биполярного транзистора
Масштаб, мВ/Кл
UI
200
UII
10
Выводы по исследованию прямых ветвей: открывающее напряжение у кремниевого
диода больше, чем у германиевого диода, в то время, как сопротивление и ток
насыщения кремниевого диода - меньше этих параметров у германиевого диода.
Исследование обратных ветвей статических характеристик диодов и транзисторов.
Кремниевый диод:
рис.8 –обратная ветвь ВАХ кремниевого диода
Масштаб, мВ/Кл
UI
1
UII
100
Германиевый диод:
рис.9 – обратная ветвь ВАХ германиевого диода
Масштаб, мВ/Кл
UI
2
UII
20
Коллекторный p-n переход биполярного транзистора:
рис.10 – обратная ветвь ВАХ коллекторного p-n перехода биполярного транзистора
Масштаб, мВ/Кл
UI
5
UII
20
Эмиттерный p-n переход биполярного транзистора:
рис.11 – обратная ветвь ВАХ эмиттерного p-n перехода биполярного транзистора
Масштаб, мВ/Кл
UI
5
UII
200
Выводы по исследованию обратных ветвей: обратная ветвь ВАХ кремниевого диода
не обладает ярко выраженным участком насыщения, что обусловлено генерацией
носителей зарядов в p-n переходе.
Выводы по работе: в ходе проведённых опытов были получены статические
характеристики германиевых и кремниевых полупроводниковых p-n диодов, а также p-n
переходов биполярного транзистора для областей прямых и обратных токов. На
основании полученных данных был произведён расчёт токов насыщения и
сопротивлений диодов (с учётом измерительного резистора с последующим извлечением
значений непосредственно диода). Результаты работы согласуются с теорией, что
подтверждает их корректность.
Скачать