Измерения и обработка результатов. Упражнение 1. Изучение вольтамперной характеристики полупроводникового диода в режимах прямого и обратного включений

Упражнение 1. Изучение вольтамперной характеристики полупроводникового диода в режимах прямого и обратного включений.

Соберите установку по схеме, приведенной на рис. 2. Исследуйте зависимость силы прямого тока I от приложенного к диоду напряжения U, увеличивая его до тех пор, пока сила тока не достигнет 200 мА. (Рекомендуемый шаг изменения напряжения - 0, 02 В). Для построения графика в полулогарифмических координатах вычислите натуральный логарифм для всех полученных значений силы тока. Результаты измерений и вычислений запишите в табл. 1.

 

Таблица 1

U

I

ln I

 

Затем соберите электрическую цепь по новой схеме, изображенной на рис. 3. При этом обратите внимание на отличие включения диода и вольтметра. Сила тока в этом случае измеряется микроамперметром со шкалой на 50 мкА.

Исследуйте зависимость силы обратного тока от приложенного к диоду напряжения в интервале от 0 до 10 В. Увеличивая напряжение на 2 В, каждый раз измеряйте силу тока. Результаты измерений запишите в таблицу 2..

 

Таблица 2

U
I

 

По данным двух таблиц постройте график зависимости силы тока через диод от приложенного напряжения. Силу прямого тока и прямое напряжение считайте положительными, а обратные – отрицательными. По оси абсцисс отложите напряжение в вольтах, а по оси ординат силу тока в миллиамперах (микроамперах). Рекомендуемый масштаб для прямого напряжения: 1 см – 0, 1 В, для обратного: 1 см – 2 В. Масштаб для силы прямого тока: 1 см – 20 мА, обратного тока: 1 см – 10 мкА.

Вычислите сопротивление R диода при двух, существенно отличающихся, значениях силы прямого тока. Затем вычислите R по результатам измерений силы обратного тока и напряжения на диоде в области насыщения. Сравните полученные значения R..

Для того, чтобы проверить, удовлетворяют ли экспериментальные результаты при прямом включении диода теории p-n- перехода, постройте график зависимости ln I от U. При этом используйте данные табл.1.

Какой вывод следует из полученного графика?

Упражнение 2. Наблюдение осциллограмм выпрямленного напряжения.

Для наблюдения осциллограмм переменного тока при его однополупериодном выпрямлении соберите цепь по схеме, изображенной на рис. 4, а. При замкнутом ключе K пронаблюдайте осциллограмму переменного напряжения, формируемого на нагрузке источником тока. Затем ключ K разомкните, пронаблюдайте и зарисуйте осциллограмму напряжения, выпрямленного диодом.

В завершение работы соберите цепь по схеме, приведенной на рис. 4, б. Пронаблюдайте и зарисуйте осциллограмму напряжения, выпрямленного мостовой схемой соединения полупроводниковых диодов.

Контрольные вопросы

 

1. Каков механизм собственной электропроводности кристаллов германия и кремния?

2. Каким путем создают в кристаллах кремния и германия электронную проводимость? Дырочную проводимость?

3. Как возникает двойной электрический слой на контакте двух разнородных по механизму электропроводности полупроводников?

4. Почему область p-n- перехода обладает большим сопротивлением?

5. Что происходит в области p-n- перехода при подключении к нему напряжения в прямом и обратном направлениях?

6. Что дает теория для зависимости силы тока через p-n- переход от приложенного к нему напряжения?