Порядок выполнения работы. Задание 1. Изучение ВАХ диода

Задание 1. Изучение ВАХ диода

Выполнение измерений

1 Соберите электрическую цепь по монтажной схеме, приведенной на рисунке 7

2 Включите кнопками «Сеть» питание блока генераторов напряжения и блока мультиметров. Нажмите кнопку «Исходная установка».

Рисунок 7 Монтажная схема для исследования прямой ветви ВАХ диода: обозначения 2, 3 – см. на рисунок 16.5

3 Кнопками «Установка напряжения 0 … +15 В» на регулируемом источнике питания увеличивать напряжение на диоде. Провести измерения для значений тока в диапазоне до 30 мА. Особое внимание надо обратить на область U <0,5 В. Результаты записать в таблицу 1.

4 Выключить блок питания генераторов напряжений.

5 Не изменяя монтажную схему 7, изменить полярность подключения (рисунок 8). Поскольку обратный ток составляет несколько мкА, диапазон миллиамперметра установить на 2 мА.

Таблица 1

Прямая ветвь ВАХ	Обратная ветвь ВАХ
U, В	I, мА	ln I	U, В	I, мА
…	…	…

6 Включите кнопками «Сеть» питание блока генераторов напряжения.

7 Кнопками «Установка напряжения 0 … +15 В» на регулируемом источнике питания увеличивать напряжение на диоде. Провести измерения для значений напряжения от 0 до –15 В. Результаты записать в таблицу 1.

8 Выключить блок питания генераторов напряжений.

Рисунок 8 Монтажная схема для исследования

обратной ветви ВАХ диода

Задание 2.Изучение температурной зависимости тока дрейфа диода

Выполнение измерений

1 Соберите электрическую цепь по монтажной схеме, приведенной на рисунке 9.

2 Включите кнопками «Сеть» питание блока генераторов напряжения и блока мультиметров.

3 В таблице 2 записать значение обратного тока при комнатной температуре.

4 Кнопками «Установка напряжения 0 … +15 В» на регулируемом источнике питания увеличивать напряжение на обмотке нагревателя до нескольких вольт.

5 По мере роста температуры диода обратный ток через диод будет расти. Температуру и значение обратного тока необходимо записывать в таблица 2. Нагрев должен быть не слишком быстрым (~ на 1–2º за 1 мин.). Если нагрев слишком быстрый, необходимо уменьшить напряжение на обмотке. Нагревать диод до температуры 70 ºС.

6 Выключить блоки питания генераторов напряжений и мультиметров.

Рисунок 9 Монтажная схема для исследования зависимости

тока дрейфа от температуры

Таблица 2

Температурная зависимость тока дрейфа
t,ºС	I, мА	1/ T, К^–1	ln I
…	…	…	…

Обработка результатов измерений

1 По экспериментальным данным (таблица 1) построить ВАХ диода. Так как обратный ток составляет несколько микроампер, а прямой – несколько миллиампер, то масштаб для обратного тока желательно увеличить.

2 Оценить U _к первым способом. На прямой ветви ВАХ отметить точку, где начинается быстрый рост тока (см. рисунок 4). Это напряжение соответствует контактной разности потенциалов U _к. Оценить её погрешность.

3 Оценить U _к вторым способом.

Логарифмируя (3), получим выражение

, (4)

т.е. ln I пропорционален прямому напряжению U, если U > U _к.

Определить ln I и построить график зависимости логарифма силы тока ln I от прямого напряжения U (см. рисунок 10). Убедиться, что в областинапряжений U > U _к между точками 1 и 2 зависимость линейная. Оценить нижнюю границу напряжения, при котором наблюдается отклонение от линейного закона. Эта граница соответствует контактной разности потенциалов p-n-перехода U _к.

4 Оценить контактную разность потенциалов третьим способом.

Логарифмируя выражение (1), получаем линейную зависимость ln I _дрейф от 1/ T:

. (5)

Построить график зависимости натурального логарифма lnIдрейф от 1/T (таблица 2).

Построить на нём прямую наилучшего соответствия. Определить её угловой коэффициент b, который должен быть равен из (5)

, (6)

где k = 1,38 ×10^–23 Дж/K, q = 1,6 ×10^–19 Кл.

Определить контактную разность потенциалов U _к из (6).

5 Сравнить U _к, полученную тремя разными способами со справочным значением U _к=0,35±0,05 В и сделать выводы.

БИБЛИОГАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1 Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики. – М.: Высшая школа,2002. – § 43.3, 43.4, 43.5.

2 Зисман Г.А., Тодес О.М. Курс общей физики, т.2. - СПб. Издательство «Лань», 2007. - §§ 28.

3 Трофимова Т.И. Курс физики: учебное пособие для вузов. – М.: Издательский центр «Академия», 2007. - §§ 241, 242, 249.

Дата добавления: 2015-07-17