Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Уральский государственный университет путей сообщения

Кафедра «Электроника»

Лабораторная работа № 1

"Исследование полупроводниковых

выпрямительных диодов"

Проверил Выполнил

Преподаватель студент гр. СОа-223

Новоселов Ю.В. Стафеев Е.В.

Екатеринбург

Лабораторная работа №1

«Исследование полупроводниковых выпрямительных диодов»

Цель работы: Измерение вольтамперных характеристик (ВАХ) кремниевого диода 1N4151 и диода Шоттки mbr1545ct, сравнительная оценка полученных характеристик и определение параметров диодов.

1. Собираем схему для измерения прямой ветви вольтамперных характеристик диодов (рис.1).

2. Для исследования выбираем кремниевый диод 1N4151

3. Устанавливаем режим работы вольтметра на измерение постоянного напряжения (DC). Изменяя выходной ток генератора тока от 0 до 20мА, заносим в таблицу 1.1 результаты измерений напряжения на диоде для соответствующих значений тока.

Таблица 1.1

Диод	I,мА		0,1	0,2	0,3	0,5
Кремниевый	Uпр,В		0,55	0,56	0,57	0,58	0,60	0,62	0,63	0,65	0,69	0,71	0,73
Шоттки	Uпр,В		0,11	0,12	0,14	0,16	0,18	0,2	0,21	0,22	0,24	0,25	0,26

4. Изменяем тип диода на диод Шоттки mbr1545c t и повторяем измерения.

5. По данным таблицы 1.1 строим вольтамперные характеристики для каждого диода.

6. Рассчитываем статическое сопротивление (отношение проекций точки, выбранной на линейном участке ВАХ диода):

7.

=

Для кремниевого диода 1N4151 при I_o=3мА:

R_o =0,63/0,003=210 Ом

Для диода Шоттки mbr1545ct при I_o=3мА:

R_o=0,21/0,003=70 Ом

7. Рассчитываем дифференциальное сопротивление (отношение приращений вблизи точки, выбранной на линейном участке ВАХ диода):

R_i=ΔU/ΔI

Для кремниевого диода 1N4151 на участке от I_o=2мА до I_o=3мА

R_i=(0,63-0,62)/(0,003-0,002)=10 Ом

Для диода Шоттки mbr1545ct на участке от I_o=2мА до I_o=3мА

R_i=(0,21-0,20)/(0,003-0,002)=10 Ом

Тип Диода	Статическое сопротивление, Ом	Дифференциальное сопротивление, Ом
Кремниевый (1N3064)
Шоттки (mbrb3030ct)

ВЫВОД: Рассмотрим ВАХ кремниевого диода (1N4151). На начальном участке ветви, когда прямое напряжение меньше напряжения контактной разности потенциалов, диод имеет большое сопротивление, состоящее из суммы сопротивлений p-области, n-области и запирающего слоя, где сопротивление запирающего слоя во много раз больше сопротивления p- и n-областей.

С увеличением прямого напряжения, сопротивление запирающего слоя уменьшается, и при прямом напряжении равным напряжению контактной разности потенциалов 0,58В исчезает совсем, в результате диффузионный ток увеличивается, а дрейфовый уменьшается и через диод начинает протекать прямой ток, который создается движением основных носителей. В этом состоянии сопротивление диода складывается из суммы сопротивлений p- и n-областей, которые зависят от концентрации примеси в областях

p и n.

Когда прямое напряжение достигает напряжения отпирания p-n перехода 0,58В ток, протекающий через диод, резко увеличивается.

Из ВАХ p-n перехода видно, что прямое падение напряжения на линейном участке ВАХ при прямом включении мало зависит от тока и составляет не более 0,73В.

Диоды Шоттки представляют собой контакт металл-полупроводник.

Рассмотрим ВАХ диода Шоттки (mbr1545ct). При подаче прямого напряжения электроны переходят из n-полупроводника в металл, при этом сопротивление барьера Шоттки уменьшается. Когда прямое напряжение достигает контактной разности потенциалов 0,16В сопротивление диода становится минимальным, и ток через диод резко увеличивается.

Основным отличием диода Шоттки от Кремниевого диода является более высокое быстродействие, т. к. ток образуется движением только электронов, а подвижность электронов выше, чем подвижность дырок.

Дата добавления: 2015-09-29