Scopul lucrării. studierea caracteristicilor de tensiune curenta ale unei diode semiconductoare, familiarizarea cu functionarea unui redresor cu un singur si un intreaga undă.
Sarcina. 1. Construiți caracteristicile curentului de tensiune ale diodelor de germaniu și oxid de cupru. Estimați coeficienții de rectificare și de rezistență ai curenților înapoi și invers ai diodelor.
2. Determinați factorul de eficiență al schemei de rectificare pe jumătate de undă și întreaga undă, investigați curbele obținute de osciloscop.
Aparate și accesorii. alimentarea cu energie electrică, osciloscop electronic, voltmetru, amperi, diamuri de oxid de cupru și germaniu, circuite redresoare.
Atenție vă rog! Deoarece lucrarea folosește tensiune înaltă, trebuie să respectați cu strictețe regulile de siguranță.
Principiul de funcționare se bazează pe diode semiconductoare ale proprietăților joncțiune PN, care creează în interiorul semiconductor prin introducerea unei părți din impurități acceptor, iar celălalt - donatorul. Apoi, o regiune are o gaura p. iar cealaltă este n-conductivitatea electronică.
Datorită concentrației excesive a electronilor din regiunea n și a găurilor din regiunea p, purtătorii principali difuzează prin contact. Recombinarea de electroni și găuri duce la formarea regiunii de contact a stratului dublu electric: n tip regiune la limita are loc încărcare spațiu necompensată de electroni pozitivi impuritate donor de ioni, și p-regiunea de frontieră încărcare decompensat cu ioni negativi acceptor de impurități. Această regiune de încărcare spațială este, de asemenea, o tranziție (p-n). Câmpul electric din acest strat este direcționat în așa fel încât să contracareze tranziția ulterioară prin stratul purtătorilor principali. Echilibrul este atins la o înălțime de barieră potențială la care nivelurile Fermi ale ambelor regiuni sunt situate la aceeași înălțime.
Într-o stare de echilibru, curentul total creat de mișcarea transportatorilor principali și minoritari prin tranzitia (p-n) este zero.
Conexiune (p-n) joncțiune externă de tensiune de polaritate directă (plus laterală a semiconductorului p de tip, cu partea minus n tip semiconductor) reduce câmpul electric al stratului dublu și rezistența acestuia. Numărul principalilor operatori de transport care pot pătrunde prin tranziția (p-n) este în creștere, fluxul transportatorilor minoritari rămâne neschimbat. Un curent curge în direcția înainte prin intermediul contactului. Mai mult decât atât, tensiunea externă perturbă echilibrul, astfel încât nivelurile Fermi ale ambelor regiuni se schimbă reciproc. Cu tensiune înainte, nivelul Fermi din regiunea p este situat mai jos decât n-regiunea.
Un câmp extern de polaritate inversă este adăugat la câmpul electric intern al stratului dublu, apoi apare o mare rezistență pentru curentul transportorilor principali. Un curent inversat curge prin contact. La o anumită valoare a tensiunii inverse, tranziția principalilor purtători de curent prin contactul se oprește, apoi curenții inversați sunt creați de transportatorii minoritari și ajung la saturația lor.
Rezistența inegală în direcția înainte și înapoi face posibilă utilizarea tranzițiilor (p-n) pentru a rectifica curentul alternativ, adică cu tensiunea alternativă aplicată, conductivitatea pe o singură parte fiind realizată. Dependența curentului prin trecerea (p - n) de la tensiunea aplicată la el, numită caracteristica de tensiune curentă, este prezentată în Fig. 1.
Fig. 1. Caracteristica curent-tensiune a unei diode
DESCRIEREA METODE DE INSTALARE ȘI MĂSURARE
Pentru a măsura caracteristicile de tensiune curentă ale diodelor de germaniu și oxid de cupru, se utilizează instrumente pentru măsurarea amperajului și a tensiunii. Circuitul electric pentru comutarea diodelor este prezentat în Fig. 2. Dioda de testare peste comutatorul S1 și comutator cu doi poli S2 se conectează printr-o rezistență R variabilă pentru a furniza comutator de tensiune de 5V S1 schimbă polaritatea de comutare dioda, curentul prin dioda este în direcția înainte sau înapoi. Căderea de tensiune pe diodă este măsurată cu ajutorul unui voltmetru. Curentul direct este măsurat cu un miliammetru, iar curentul invers cu un microammetru.
Fig. 2. Diagrama conexiunii diodice
Conform caracteristicilor curente de tensiune ale diodei, este posibil să se determine: 1) coeficientul de rectificare al diodei; 2) rezistența tranziției înainte și înapoi. Sub coeficientul de rectificare, se ia în considerare raportul dintre valoarea curentului înainte și invers pentru aceleași valori ale tensiunilor directe și inverse. Rezistența diodei este determinată în direcția înainte și înapoi.
Pentru studiul rectificării una și două semnale, se folosesc dispozitive pentru măsurarea curentului și a tensiunii, se utilizează un oscilograf electronic. Conexiunea electrică este prezentată în Fig. 3. Tensiunea rectificată investigată este luată din rezistența R în poziția comutatorului П1 - Vс. În poziția comutatorului П1 - V0, voltmetrul este alimentat cu tensiune de la ieșirea transformatorului (alternativă).
Fig. 3. Schema de redresor cu un singur și întregul val
Cu ajutorul comutatorului P2 se pornește circuitul de rectificare cu una sau două semnale. Pentru a observa tipul de dependență a curentului rectificat la momentul în circuit, sunt furnizate prize pentru conectarea unui oscilograf electronic.
eficiența redresorului este exprimată prin raportul
unde V 0, I 0 - variabilele efective de tensiune și curent; Vc. Ic - tensiune și curent rectificat.
ORDINEA DE PERFORMANȚĂ
Sarcina 1. Studiul caracteristicii de curent-tensiune
germaniu și diode de oxid de cupru
Activați instalarea în rețea (consultați Figura 2). Comutați P2 în poziția Ge.
Pentru măsurarea curentului Ipr curent, comutatorul P1 este închis la bornele 1 - 2, în circuitul de măsurare este pornit un miliammetru.
Setați rezistența variabilă la valoarea minimă a tensiunii.
Înregistrați valorile voltmetrului și milliametrului.
Creșterea uniformă a tensiunii, eliminați dependența Ipr de Vpr (5 - 10 valori).
Pentru măsurarea curentului invers, închideți P1 la bornele 3 până la 4 și un microammetru este pornit în circuitul de măsurare.
Setați rezistența variabilă la valoarea minimă a tensiunii.
Înregistrați citirile voltmetrului și microammetrului.
Creșterea uniformă a tensiunii, îndepărtați dependența Iob de Vob.
Comutați P2 în poziția Cu2O, efectuați pentru măsurarea diodei de oxid de cupru n. 1-8.
Construiți caracteristicile curentului de tensiune ale diodelor.
Obțineți estimări ale factorului de rectificare pentru diode.
Obțineți estimări ale rezistenței joncțiunii înainte și inverse a diodelor.
Sarcina 2. Studiu de funcționare a redresoarelor cu un singur și întregul val
Cu ajutorul comutatorului P2, porniți circuitul redresorului pe jumătate de undă.
Comută P1 pentru a aplica rezistența R la tensiunea de la ieșirea transformatorului V 0.
Înregistrați citirile ampermetrului și voltmetrului.
Cu comutatorul P1 aplicați tensiunea de rectificare Vc la rezistența R.
Înregistrați citirile ampermetrului și voltmetrului.
Determinați eficiența schemei de rectificare pe jumătate de undă.
Cu ajutorul comutatorului P2 comutați pe circuitul redresorului cu undă de undă.
Repetați pașii. 3 - 7.
Investigați curbele osciloscopice ale tensiunilor de intrare și rectificate și schițați-le forma.
Explicați pe diagrama energetică a tranziției (p-n) modul în care înălțimea transferului barieră (p-n) se schimbă atunci când se aplică o tensiune externă (înainte și înapoi).
Explicați caracteristicile caracteristicilor de curent de tensiune ale diodei.
Care sunt avantajele și dezavantajele diodelor semiconductoare în comparație cu cele în vid?
De ce nivelurile energetice ale atomilor izolați într-un cristal împărțit în zone?
Ce se numește trupa de conducere, trupa de valențe?
Savelyev IV Curs de fizică generală. în 3 tone / IV Saveliev. - M. Nauka, 1979. - T. 3. 221 - 226 p.
Arta similara:
Studierea funcționării unei diode semiconductoare
Lucrări de laborator >> Fizică
care curge prin diodă. din tensiunea aplicată. Procesul de îndepărtare a caracteristicii volt-ampere a unei diode semiconductoare este împărțit în două.
STABILIZATORI SEMICONDUCTORI
Lucrări de laborator >> Comunicare și comunicare
lucrare - studiul secțiunii de lucru a caracteristicilor curentului de tensiune ale unei diode zener semiconductoare, studiul caracteristicilor principale ale regulatoarelor de tensiune parametrice și compensatoare.
Calcularea și proiectarea diodei Gunn
Curs de lucru >> Comunicare și comunicare
diode. tiristoare, diode tunel și alte dispozitive semiconductoare. [1] Lucrați foarte bine în studiu. semiconductor pe bază de semiconductor degenerat, în care efectul de tunel conduce la apariția unei caracteristici volt-ampere.
Semiconductori nanostructuri
Curs de lucru >> Fizica
Caracteristica curent-tensiune va fi o regiune de rezistență diferențială negativă. Datorită acestui fapt în circuitele electronice o diodă rezonantă. deoarece a început studiul efectelor cuantice în structurile semiconductoare. Au fost remarcabile.
JOB # 7 STUDIUL EMISIILOR TERMOELECTRONICE Obiectiv: Obținerea caracteristicilor de tensiune curentă ale unei diode și verificarea legilor termionice. cu ajutorul unui dispozitiv format dintr-un laser semiconductor și un dispozitiv de măsurare special.