Отчет защищен с оценкой преподаватель

ГУАП

ОТЧЕТ
ЗАЩИЩЕН С ОЦЕНКОЙ

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ

должность, уч. степень, звание		подпись, дата		инициалы, фамилия

ОТЧЕТ О ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ

Полупроводниковые диоды

по курсу: ЭЛЕКТРОНИКА

РАБОТУ ВЫПОЛНИЛ

СТУДЕНТ ГР.	В8311
			подпись, дата		инициалы, фамилия

Санкт-Петербург

2011

Цель работы

1. 
   Исследование напряжения и тока диода при прямом и обратном смещении р-n перехода.
   
2. 
   Построение и исследование вольтамперной характеристики (ВАХ) для полупроводникового диода.
   
3. 
   Исследование сопротивления диода при прямом и обратном смещении по вольтамперной характеристике.
   
4. 
   Анализ сопротивления диода (прямое и обратное смещение) на переменном и постоянном токе.
   
5. 
   Измерение напряжения изгиба вольтамперной характеристики.
   

Лабораторная установка

1. 
   Функциональный генератор;
   
2. 
   Мультиметр;
   
3. 
   Осциллограф;
   
4. 
   Источники постоянного напряжение регулируемый ( 5 — 0.5 В );
   
5. 
   Диод 1N4001;
   
6. 
   Резисторы 100 Ом, 1 Ом.
   

Ход работы

Эксперимент 1. Измерение напряжения и вычисление тока через диод.

При сборке электрической цепи согласно схеме на рис. 1.а мультиметр показывал напряжение на диоде Uпр при прямом смещении. При перевороте диода ( рис. 1.б ) мульти-метр показывал напряжение на диоде Uоб при обратном смещении. Показания Uпр и Uоб занесены в раздел "Результаты экспериментов". Вычисленные токи диода при прямом Iпр и обратном Iоб смещении согласно формулам (1) и (2) так же были отображёны в разделе «Результаты экспериментов».


Рис. 1.а. Напряжение на диоде при прямом включении.


Рис. 1.б. Напряжение на диоде при обратном включении.

Эксперимент 2. Измерение тока.

При сборке электрической цепи согласно схеме на рис. 2.а мультиметр

показывал ток диода Iпр при прямом смещении. При перевороте диода ( рис. 2.б ) мультиметр показывал ток Iоб диода при обратном смещении. Показания были отражены в разделе "Результаты экспериментов".


Рис 2.а. Ток диода при прямом включении.

Рис 2.б. Ток диода при обратном включении.

Эксперимент 3. Измерение статического сопротивления диода.

При измерении сопротивления диода в прямом и обратном подключении с применением мультиметра в режиме омметра малые значения сопротивления соответствовали прямому подключению. Показания прямого сопротивления были различны для разных шкал омметра. Это можно объяснить тем, что сопротивление диода нельзя охарактеризовать константой при различных напряжениях.

Эксперимент 4. Снятие вольтамперной характеристики диода.

1. 
   Прямая ветвь ВАХ.
   При включении схемы согласно рис 3.а, последовательно устанавливая значения ЭДС источника равными 5 В, 4 В, 3 В, 2 В, 1 В, 0.5 В, были зафиксированы значения напряжения Unp и тока Iпр диода в таблицу раздела "Результаты экспериментов".
   
   Рис. 3.а.
   
2. 
   Обратная ветвь ВАХ.
   При включении схемы с перевёрнутым диодом согласно рис 3.б, последовательно устанавливая значения ЭДС источника равными 5 В, 4 В, 3 В, 2 В, 1 В, 0.5 В, были зафиксированы значения напряжения Unp и тока Iпр диода в таблицу раздела "Результаты экспериментов".
   
   
   Рис. 3.б.
   
3. 
   По полученным данным были построены графики Iпр (Unp) и Iоб (Uоб). г). Результаты занесены в раздел "Результаты экспериментов".
   
4. 
   По фромуле (3) Вычислено сопротивление диода на постоянном токе Iпр = 4 мА. Определено напряжение изгиба, которое определяется из вольтамперной характеристики диода, смещенного в прямом направлении, для точки, где характеристика претерпевает резкий излом. См. "Результаты экспериментов".
   

Эксперимент 5. Получение ВАХ на экране осциллографа.

При включении схемы согласно рис. 4 на ВАХ, появившейся на экране осциллографа, по горизонтальной оси считывается напряжение на диоде в милливольтах (канал А), а по вертикальной - ток в миллиамперах (канал В, 1 мВ соответствует 1 мА). Обратите внимание на изгиб ВАХ. Измерьте занесены в раздел "Результаты экспериментов".


Рис. 4. Снятие ВАХ диода с помощью осциллографа

Рабочие формулы

Iпр = ( Uи - Uпр )/100 (1), где Uи — напряжение на источнике, Uпр — направление на диоде;

Iоб = ( Uи - Uоб )/100 (2), где Uи — напряжение на источнике, Uоб — направление на диоде;

Rпр = Uпр/Iпр (3), где Uпр — напряжение на источнике, Iпр — направление на диоде.

Результаты экспериментов

Эксперимент 1. Измерение напряжения и вычисление тока через диод.

1. 
   Напряжение при прямом смещении, Uпр = 773,414 мВ;
   
2. 
   Напряжение при обратном смещении, Uоб = 10 В;
   
3. 
   Ток при прямом смещении Iпр = 92,266 мА;
   
4. 
   Ток при обратном смещении Iоб = 0 А.
   

Эксперимент 2. Измерение тока через диод.

1. 
   Ток при прямом смещении Iпр = 92,266 мА;
   
2. 
   Ток при обратном смещении Iоб = 31,992 пА.
   

Эксперимент 3. Измерение статического сопротивления диода.

1. 
   Сопротивление диода при прямом смещени Rпр = 1,407 кОм;
   
2. 
   Сопротивление диода при обратном смещени Rоб = 1,940 кОм.
   

Эксперимент 4. Снятие вольтамперной характеристики.

1. 
   Прямая ветвь ВАХ.
   

   E, В	Uпр, мВ	Iпр, мА
   5.0	612.093	4.388
   4.0	598.873	3.401
   3.0	581.200	2.419
   2.0	554.527	1.445
   1.0	499.615	0.500
   0.5	410.551	0.089
   0.0	0.000	0.000

   
   
   
   
2. 
   Обратная ветвь ВАХ.
   

   E, В	Uоб, В	Iоб, пА
   5.0	5.000	36.987
   4.0	4.000	35.986
   3.0	3.000	34.985
   2.0	2.000	33.984
   1.0	1.000	32.977
   0.5	0,500	32.435
   0.0	0.000	0.000

   
   
   
   
   
   
3. 
   Дифференциальное сопротивление диода при прямом смещении, вычисленное по ВАХ.
   
   1. 
      Iпр = 4мА: Rдиф = 12,5 Ом;
      
   2. 
      Iпр = 0,4мА: Rдиф = 33,3 Ом;
      
   3. 
      Iпр = 0,2мА: Rдиф = 800 Ом;
      
4. 
   Дифференциальное сопротивление диода при прямом смещении, вычисленное по ВАХ. Uоб = 5В, Rдиф = 0,9 пОм.
   
5. 
   Сопротивление диода на постоянном токе Iпр = 4 мА, Rпр = 139,492 Ом.
   
6. 
   Напряжение изгиба, полученное из вольтамперной характеристики.
   Uизг = 0,48 В.
   

Эксперимент 5. Получение ВАХ на экране осциллографа. Напряжение изгиба, определенное из ВАХ, полученной при помощи осциллографа.

Рис 5. ВАХ на экране осциллографа

Напряжение изгиба, определенное из ВАХ, полученной при помощи осциллографа.
Uизг = 0,49 В.