Санкт-Петербург

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I»

Кафедра: «Электрическая связь»

Лабораторная работа №1

«Исследование полупроводникового диода»

Выполнила: Иванова К.В.

14-АТ-15

Санкт-Петербург

Содержание:

Краткие теоретические сведения о полупроводниковых диодах. 3

1. Снятие прямой ветви вольт-амперной характеристики полупроводникового диода. 4

2. Снятие обратной ветви вольт-амперной характеристики полупроводникового диода. 6

3. Исследование частотных свойств полупроводниковых диодов. 9

Цель работы: Изучение свойств диодов плоскостного и точечного типов. В работе снимается вольтамперные характеристики, и определяются параметры диодов в широком диапазоне частот.

1. Краткие теоретические сведения по лабораторной работе

Работа полупроводниковых диодов основана на свойствах p-n перехода, который образуется на границе раздела областей полупроводника с дырочной и электронной проводимостью. В зависимости от конструктивных особенностей р - n -перехода и диода в целом полупроводниковые диоды изготовляются как в дискретном, так и в интегральном исполнении. По своему назначению полупроводниковые диоды подразделяются на выпрямительные (как разновидность выпрямительных – силовые), импульсные, высокочастотные и сверхвысокочастотные, стабилитроны, трехслойные переключающие, туннельные, варикапы, фото- и светодиоды.

В зависимости от исходного полупроводникового материала диоды подразделяются на германиевые и кремниевые. Туннельные диоды изготовляются также на основе арсенида галия GaAs и антимонида индия InSb. Германиевые диоды работают при температурах не выше +80 °С, а кремниевые – до +140 °С.

По конструктивно-технологическому признаку диоды делятся на плоскостные и точечные. Наиболее распространены плоскостные сплавные диоды, применение которых затруднительно лишь на повышенных частотах. Преимуществом точечных диодов является низкое значение емкости p-n-перехода, дающая возможность их работы на высоких сверхвысоких частотах.

Выпрямительные диоды предназначены для выпрямления переменного тока низкой частоты (50-100 000 Гц). В настоящее время широко применяются кремниевые выпрямительные диоды с р - n -переходом плоскостного типа, имеющие во много раз меньшие обратные токи и большие обратные напряжения по сравнению с германиевыми.

Основным элементом выпрямительного диода является полупроводниковая пластинка, в которой методом сплавления или диффузии сформован р - n -переход. Кремниевый р - n -переход образуется при сплавлении исходного кристалла кремния n-типа с бором или алюминием. Для защиты от внешних воздействий, а также для обеспечения хорошего теплоотвода полупроводниковая пластинка с р - n -переходом и двумя внешними выводами от слоев p и n заключается в корпус.

Схемы, используемые в работе

1. Схема для снятия прямой ветви вольтамперной характеристики диода.

2. Схема для снятия обратной ветви вольтамперной характеристики диода.

3. Схема для исследования частотных характеристик на частоте 50 Гц

2. Снятие прямой ветви вольт-амперной характеристики полупроводникового диода.

В программе EWB собираем схему для исследований.

Рис. 1 Схема для снятия прямой ветви вольтамперной характеристики диода.

Для снятия прямой ветви вольтамперной характеристики, после запуска процесса моделирования изменяем напряжение батареи E₁ и наблюдаем за показаниями амперметра РА1 и вольтметра. Результаты измерений заносим в таблицу: