Инструкционная карта по выполнению лабораторной работы № 14

1. Тема программы: Полупроводниковые приборы

2. Тема работы: Исследование полупроводникового диода

3. Цель работы: Экспериментально убедиться в односторонней проводимости полупроводникового диода, снять характеристики диода.

4. Материально-техническое оснащение:

Лабораторный стол с комплектом оборудования, электроизмерительные приборы и соединительные провода. Действующий стенд для снятия характеристик полупроводниковых диодов.

5. Теоретическая часть: Диод – полупроводниковый прибор с одним p-n переходом и двумя электродами. Электронно-дырочный или p-n переход - это граница между двумя легированными полупроводниками разной проводимости. Электронно-дырочный переход обладает односторонней проводимостью (или вентильными свойствами). По технологии изготовления различают точечные и плоскостные диоды.

Инструкционная карта по выполнению лабораторной работы № 14 - student2.ru

Точечные диоды применяют в высокочастотных схемах, т.к. имеют малую электроёмкость перехода. Плоскостные используют для выпрямления переменного тока, в стабилизаторах напряжения и т.п.

Основой диода является монокристалл в котором специальными технологиями формируют p-n переход. Область кристалла с электронной проводимостью ( n) называется базой, с положительной проводимостью (p) называется эмиттером. По функциональному назначению полупроводниковые диоды подразделяются на: выпрямительные, высокочастотные, импульсные, туннельные, универсальные, стабилитроны, варикапы, фотодиоды, светодиоды, и т.п.

Обозначение диода на схеме: Инструкционная карта по выполнению лабораторной работы № 14 - student2.ru

6. Практическая часть:

6.1. Техника безопасности при выполнении работы:Перед выполнением сборки цепей убедитесь, что лабораторный стол обесточен. ЛАТР установлен в положение «0 – постоянный ток». При выполнении работы запрещается прикасаться к неизолированным проводам, соединительным зажимам и другим частям цепей, которые могут оказаться под напряжением. При возникновении во время выполнения работы неисправностей оборудования или приборов следует немедленно выключить напряжение питания (красная кнопка на лабораторном столе) и сообщить о неисправности преподавателю. После сборки электрическую цепьпоказать преподавателю для проверки.Любые изменения в схеме производить после отключения питания.

6.2. Описание выполнения задания:

Изучить измерительные приборы, записать их технические характеристики, определить предел измерения и цену деления приборов.

1. Собрать электрическую цепь с диодом Д2Е согласно схеме 1. Следить за полярностью диода! На стенде установить перемычку в положение «прямое включение». Показать собранную электрическую цепь преподавателю для проверки.

2. Включить питание стенда кнопкой «Пуск» на лабораторном столе. Установить начальное напряжение с помощью ЛАТР 3-5вольт. Сопротивление R установить наибольшее.

3. Изменяя потенциометром R напряжение от 0 до 1,2 В, определить показания вольтметра и миллиамперметра. Результаты измерений записать в таблицу1.

4. Выключить питание. Изменить полярность включения диода соответственно схеме 2. На стенде установить перемычку в положение «обратное включение».

5. Включить питание стенда кнопкой «Пуск» на лабораторном столе. Изменяя и регулируя напряжение потенциометром R от 0В до 50В через каждые 10В, определить показания вольтметра и миллиамперметра. Результаты измерений записать в таблицу1.

Схема электрической цепи.

Схема 1 Прямое включение полупроводникового диода

Инструкционная карта по выполнению лабораторной работы № 14 - student2.ru

Схема 2. Обратное включение полупроводникового диода

Инструкционная карта по выполнению лабораторной работы № 14 - student2.ru Таблица 1.

ДИОД Д2Е

Прямое включение

Обратное включение

U, В

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

U, В

I, mА

I, μА

R, Ом

R, кОм

6. Для напряжения U=0,8В вычислить величину прямого сопротивления диода Rпр. Для напряжения U=30В вычислить величину обратного сопротивления диода Rобр.

7. Выключить питание. Заменить диод Д2Е на Д226Б.

8. Провести опыты пункта 3 и пункта5 для диода Д226Б. Результаты измерений записать в таблицу2.

9. Для напряжения U=0,8В вычислить величину прямого сопротивления Rпр диода Д226Б. Для напряжения U=30В вычислить величину обратного сопротивления Rобр диода.

Таблица 2.

ДИОД Д226Б

Прямое включение

Обратное включение

U, В

0,2

0,4

0,6

0,8

U, В

I, mА

I, μА

R, Ом

R, кОм

10. По полученным экспериментальным данным построить графики вольтамперных характеристик прямого и обратного токов обоих диодов.

Примерный вид графика зависимости силы тока от напряжения для полупроводникового диода.

Инструкционная карта по выполнению лабораторной работы № 14 - student2.ru

Расчётные формулы: Rпр =Uпр ⁄Iпр Rобр =Uобр ⁄Iобр

6.3. Требования к оформлению отчета:

Лабораторная работа выполняется в тетради для лабораторных работ или на листах формата А4. Схемы электрических цепей вычерчиваются в соответствии с ГОСТами.

1). Перечертить в отчет схемы электрической цепи и таблицы.

2). Записать результаты измерений и вычислений.

3) Вычислить прямое и обратное сопротивление диода.

4) На миллиметровой бумаге построить графики вольтамперных характеристик прямого и обратного токов обоих диодов.

5) Ответить на контрольные вопросы.

6). Проанализировать результаты и сделать выводы.

6.4. Контрольные вопросы:

1. Какие материалы относятся к полупроводникам? Чем они отличаются от проводников и диэлектриков?

2. Объяснить, как зависит собственная проводимость полупроводников от температуры?

3. Объяснить для чего полупроводники легируют? Что такое донорная и акцепторная примесь?

4. Дать определение полупроводниковому диоду и объяснить его устройство.

5. В чем заключается вентильное свойство диода? Проиллюстрировать его с помощью вольтамперной характеристики.