1-Лабораторная_Электроника и микроэлектроника

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ

УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ(ТУСУР)

Кафедра промышленной электроники (ПрЭ)

Отчет по лабораторной работе №1

«Исследование вольтамперной характеристики полупроводникового диода»

по дисциплине

"Электроника и микроэлектроника"

ТОМСК 2008

1. Цель работы

Изучить закономерности протекания тока в p – n переходе. Исследовать вольтамперную характеристику диода и стабилитрона. По экспериментальным зависимостям сделать количественную оценку параметров токовых характеристик p – n переходов.

2. Задание на работу

1. Ознакомиться с измерительной установкой.

2. Снять вольт-амперные характеристики двух полупроводниковых диодов: обычного диода и стабилитрона, указанных препода­вателем.

3. По начальному участку обратной ветви вольт-амперной характеристики полупроводникового диода определить ток насыщения диода.

4. По обратной ветви вольт-амперной характеристики стаби­литрона определить напряжение пробоя (напряжение стабилизации).

5. Используя формулу (1), рассчитать концентрацию ос­новных носителей в базе диода.

Un,p,B = 60* (1)

где ∆Ед - ширина запрещенной зоны полупроводника, равная для Ge 0,67 эВ, для Si 1,12 эВ;

N - концентрация примеси в слаболегированной области, 1/см³.

3. Схема экспериментальной установки

4. Экспериментальные данные и их анализ

Результаты измерений приведем в таблице (4.1):

Таблица 4.1. Вольтамперные характеристики Диода Д237 А и стабилитрона Д811.

Диод Д237 А				Стабилитрон Д811
Прямое направление		Обратное направление		Прямое направление		Обратное направление
U,B	I,мА	U,B	I,мkА	U,B	I, мА	U,B	I,мА
0	0	0	0	0.3	0	0	0
0.1	18	-3	-11	0.34	0.0002	-7.5	0
0.2	38	-6	-17	0.38	0.002	-8	-0.0002
0.3	59	-8	-20	0.40	0.005	-8.5	-0.0008
0.4	84	-16	-27	0.42	0.011	-9	-0.0034
0.5	110	-24	-30	0.44	0.034	-9.2	-0.0062
0.6	140	-32	-32	0.48	0.2	-9.4	-0.011
0.7	175	-40	-33	0.50	0.5	-9.8	-0.037
0.8	215	-48	-34	0.52	1.5	-10	-0.067
0.9	245	-56	-35	0.53	3	-10.2	-0.12
1	295	-64	-36	0.54	5	-10.4	-0.22
		-72	-36.3	0.55	8	-10.8	-0.74
		-80	-36.5	0.56	14	-11	-1.3
				0.57	22	-11.5	-6
				0.58	32	-11.6	-8
				0.59	53	-11.7	-11
				0.6	94	-11.8	-15
						-11.9	-20
						-12	-27

По измеренным данным построим графики:

ВОЛЬТ-АМПЕРНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

ДИОДА - Д237 А

Рисунок №4.1 Вольтамперная характеристика диода Д237А включенного в прямом направлении

Рисунок №4.2 Вольтамперная характеристика диода Д237А включенного в обратном направлении

ВОЛЬТ-АМПЕРНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

СТАБИЛИТРОНА - Д811

Рисунок №4.3 Вольтамперная характеристика диода Д811 включенного в прямом направлении

Рисунок №4.4 Вольтамперная характеристика диода Д811 включенного в обратном направлении

По начальному участку обратной ветви вольт-амперной характеристики полупроводникового диода определяем ток насыщения диода.

Iнас = 36.5 мкА.

По обратной ветви вольт-амперной характеристики стаби­литрона определяем напряжение пробоя (напряжение стабилизации).

Unp = 12 В.

Материал из которого изготовлен стабилитрон - это кремний, следовательно

Ед=1,12 эв. Тип p-n перехода - резкий несимметричный, поэтому применяем формулу (1):

Un,p,B = 60*

12 = , ,

N = = 10¹⁶*³5⁴* = 10¹⁶*³625*= 10¹⁶*8.55*1.0366942 = 8.8637354*10¹⁶  8.9*10¹⁶ 1/см³ .

5. Вывод

В процессе лабораторной работы были изучены закономерности протекания тока в p – n переходе. Были построены вольтамперные характеристики p-n перехода, определен ток насыщения диода и напряжение пробоя (напряжение стабилизации). Была рассчитана концентрация ос­новных носителей в базе диода. Из вольтамперной характеристики диода наблюдаем, что при малом падении на­пряжения на диоде через него протекает значительный ток, то есть сопротивление диода в прямом направлении мало, а в обратном направлении ток через диод во много раз меньше, то есть его сопротивление в обратном направлении велико, что характеризует диод как полупроводниковый прибор, обладающий односторонней проводимостью.

Из вольтамперной характеристики стабилитрона видим, что при обратной проводимости стабилитрона ток через p-n переход в начале характеристики обратной проводимости возрастает мало, а затем, при достижении напряжения близком к напряжению стабилизации резко возрастает, эта особенность стабилитрона используется при стабилизации напряжения на нагрузке.