Исследование полупроводниковых диодов

Лабораторная работа

 Исследование полупроводниковых диодов

Цель работы:

Изучить строение диода, принципы его работы и основные его виды, исследовать ВАХ различных типов диодов для лучшего понимания их работы и сфер их применения.

Теоретическая часть:

Полупроводниковым диодом называют электро преобразовательный полупроводниковый прибор с одним или несколькими p-n-переходами и двумя выводами.

Структура полупроводникового диода с электронно-дырочным переходом и его условное графическое обозначение приведены на рис. 1

Рис.1

Буквами p и n обозначены слои полупроводника с проводимостями соответственно p-типа и n-типа. Обычно концентрации основных носителей заряда (дырок в слое p и электронов в слое n) сильно различаются. Одна из областей p-n-структуры, называемая эмиттером, имеет большую концентрацию основных носителей заряда, чем другая область, называемая базой.

В зависимости от основного назначения и вида используемого явления в p-n-переходе различают шесть основных функциональных типов электро преобразовательных полупроводниковых диодов: выпрямительные, высокочастотные, импульсные, туннельные, стабилитроны, варикапы. 

Основной характеристикой полупроводниковых диодов служит вольт амперная характеристика. В отличие от характеристики идеального p-n-перехода характеристика реального диода в области прямых напряжений U располагается несколько ниже из-за падения части приложенного напряжения на объёмном сопротивлении базы диода r.

Уравнение вольт амперной характеристики имеет вид: 

где U - напряжение на p-n-переходе; I0 -обратный (или тепловой) ток, 

- температурный потенциал электрона. (рис.2)

Рис.2

В области обратных напряжений можно пренебречь падением напряжения в объёме полупроводника. При достижении обратным напряжением определённого критического значения ток диода начинает резко возрастать. Это явление называют пробоем диода.

Полупроводниковые диоды отличаются друг от друга материалом полупроводника. Наиболее часто в них используют германий или кремний. При повышении температуры абсолютная величина изменения обратного тока в кремниевом диоде значительно меньше, чем в германиевом. (рис.3)

Практическая часть:

Были рассмотрены следующие диоды:

• Кремниевый диод Д246 (на стенде );
• Германиевый диод Д303 (на стенде );
• Диод Шоттки N58SR360 (на стенде );
• Арсенид-галлиевый излучающий диод.

ПРЯМОЕ ВКЛЮЧЕНИЕ

ОБРАТНОЕ ВКЛЮЧЕНИЕ

Вывод:

В лабораторной работе “Исследование полупроводниковых диодов” было исследовано строение и ВАХ четырех диодов (кремниевый диод, германиевый диод, диод Шоттки, арсенид-галлиевый диод).

По результатам измерений видно, что у арсенид- галлиевого диода самое большое падение напряжения из всех представленных при прямом включении, у диода Шоттки - наименьшее падение напряжения при прямом включении. Наибольший обратный ток наблюдается у германиевого диода, в то время как у кремниевого диода обратный ток наименьший из всех.