12100

Исследование полупроводниковых диодов (выпрямительных и светодиодов)

Лабораторная работа

Физика

ЛАБРАТОРНАЯ РАБОТА№ 1 Исследование полупроводниковых диодов выпрямительных и светодиодов а б Рис.1.1. Графическое представление выпрямительного диода а и светодиода б в схемах электрических принц

Русский

2013-04-24

352 KB

28 чел.

ЛАБРАТОРНАЯ РАБОТА№ 1

Исследование полупроводниковых диодов (выпрямительных и светодиодов)

а)

б)

Рис.1.1. Графическое представление выпрямительного диода (а) и светодиода (б) в схемах электрических принципиальных

Выполнение лабораторной работы № 1.       

Цель исследования. 

  1.  Исследовать проводящее и непроводящее состояния выпрямительного диода.
  2.  Исследовать ВАХ светодиода.
  3.  Определить статические параметры исследуемых диодов по ВАХ, полученным в процессе эксперимента.

Задание к работе

Изучите схемы исследования диода, показанные на  рис.1.2а, б.

а)        б)

Рис.1.2. Схемы исследования диода при разных его состояниях: а открытого (прямосмещенного p-n-перехода); б закрытого (обратносмещенного p-n-перехода)

На рис.1.2а и рис.1.2б показаны схемы, которые  наглядно показывают те источники питания, элементы регулировки напряжения и измерительные приборы, которые обычно нужны при исследовании диодов в проводящем и в непроводящем состояниях.

ВНИМАНИЕ

До включения настольной рабочей станции ELVIS-2 компьютер должен быть выключенным

Применительно к прибору ELVIS-2:

Схемы на рис.1.2а; 1.2б  преобразованы в схему рис.1.3, которая и собрана для исследования диодов на монтажной панели рабочей станции ELVIS-2.

Используя блок питания и подводящие силовые кабели подключите ELVIS-2 к сети и к компьютеру, кроме того, свяжите рабочую станцию с компьютером с помощью USB.

Рис1.3.

Настольная рабочая станция ELVIS-2 обеспечивает соединение устройства с монтажной панелью. В нее встроены источники постоянного напряжения ±15 В и +5 В, регулируемые источники питания и генератор функций (синусоидальной, прямоугольной, треугольной форм).

NI ELVIS взаимодействует с компьютером через восемь цифровых линий ввода-вывода DAQ устройства.

1. Исследование работы выпрямительного полупроводникового диода

1.1. Изучите схему исследования на рис. 1.3., сопоставьте её с реальной схемой, собранной на монтажной панели рабочей станции ELVIS-2.

1.2. Выпишите из приложения электрические данные диода, установленного на монтажной панели рабочей станции, поместите их в отчёт в табл.1.

Таблица 1

Тип диода

Электрические данные диодов

Iа.пр,

мА

Uпр,

В

Ра.доп, мВт

Iобр,

мкА

Uобр,

В

Fпред,

кГц

Тмин

0С

Тмакс

0С

Тип

светодиода

Iа.пр,

мА

Uпр,

В

Ра.доп, мВт

Iобр,

мкА

Uобр,

В

Fпред,

кГц

Тмин

0С

Тмакс

0С

1.3. Чтобы запустить программу лабораторного прибора ELVIS-2, выполните ряд команд в следующей последовательности:

а) получив разрешение у преподавателя или дежурного лаборанта, включите радиостанцию (не монтажную плату); Включение радиостанции тумблером, располодженном на задней панели радиостанции.

б) после включения радиостанции включите компьютер; 

в) переходите к программе запуска, которую проследите по адресу «Пуск >> National Instruments >> NIELVISmx >> NIELVISmx Instrument Launcher >> ОК;

г) на мониторе появляется панель виртуальных инструментов (ВИ) (рис.1.4), используемых в обычных лабораториях вузов и выполняющих функции измерительных приборов и устройств (осциллограф, универсальные генераторы и пр). Скопируйте в отчёт панель ВИ;

Рис.1.4.

д) эл. мышкой кликните «2Wire» (источник напряжения для двухпроводных измерений).  

рис.1.5

1.4. Задайте рекомендуемый режим для снятия ВАХ исследуемого диода ─ Iпр = f(Uпр).

1.5. Включите монтажную панель.

1.6. Подайте команду «Ran». На экране  начнётся процесс построения ВАХ диода. По окончанию этого процесса на экране появится ВАХ диода.

1.7. Скопируйте в отчёт ВАХ диода с заданным ему режимом

2. Исследование работы светодиода

2.1.Установите на монтажной плате ELVIS-2 светодиод (рис.1.6.)

Рис.1.6

2.2. Повторите все операции П1.  

   

  1.  Обработка результатов исследования

3.1. На полученной после эксперимента ВАХ выпрямительного диода определите рабочую область на них построением характеристики для допустимой мощности рассеяния на диодеа доп); результаты расчёта поместите в Табл. 2.

3.2. Задайте на прямолинейном участке ВАХ (в рабочей области) рабочую точку (РТ), и методом «характеристического треугольника» определите статические параметры диодов: крутизну (S), статическое (R0) и дифференциальное (Ri) сопротивления диодов.

Расчёт мощности, рассеиваемой на диоде                                                          Таблица 2

Выпрямительный диод     Ра.доп =

Ua, В

Ia, мА

Pa, мВт

Внимание. Расчёты должны быть подробными: формула + подставленные значения параметров и только после этого – конечный результат.

  1.  Рассчитайте и постройте на экспериментальной ВАХ выпрямительного диода характеристику идеального диода при температуре 350С.
    1.  Отметьте в отчете, почему теоретическая ВАХ диода при температуре в 350С сместилась влево?
    2.  В той же системе координат, что и экспериментальная ВАХ выпрямительного диода, рассчитайте и постройте две характеристики реального диода при разных значениях сопротивления, распределённого в слое базы: rб1 = 2 Ом и rб2= 70 Ом. По результатам построения объясните (в отчёте), какой из параметров диода ухудшается при увеличении сопротивления rб.
    3.  Сделайте выводы по проделанной работе.
    4.  Ответьте на контрольные вопросы (перечень вопросов примерный), приведённые в конце лабораторной работы.

Внимание

Для студентов заочного и вечернего факультетов вопросы и ответы на них помещаются на отдельном листе и подшиваются к отчёту по лабораторной работе.

Для студентов дневного факультета ответы на контрольные вопросы подготовить устно (при защите лабораторной работы на них нужно будет дать ответы)

  1.  Примерный перечень контрольных вопросов к лабораторной работе № 1

  1.  Плоскостной или точечный диод Вы исследовали? Объясните разницу между ними.
  2.  Какие меры надо принять в схеме выпрямителя, если в наличии диоды с обратным напряжением меньшим, чем напряжение сети.
  3.  Зависит ли режим диода в выпрямительных устройствах от характера нагрузки?
  4.  Назовите, чему будут равны перечисленные ниже параметры идеального диода (0 или ?).

 Uпр.=      Iпр =    rпр =

Uобр.=     Iобр =    rобр=

  1.  Назовите диоды, в которых влияние диффузионной емкости сведено до минимума. За счет чего в таких диодах удалось расширить частотный диапазон?
  2.  Нарисуйте физическую и математическую модели диода первого порядка  (Лекция №1, стр 18).
  3.  Нарисуйте ВАХ обычного диода и диода Шоттке. Дайте сравнительную оценку (Лекция №1, стр 17).
  4.  Почему при одной полярности напряжения диод открывается, а при другой закрывается?

Выводы у полупроводниковых приборов выполнены на основе контакта «Металл-полупроводник». Почему в этом случае такой контакт не имеет выпрямительных свойств (в противовес переходу в  диоде Шоттки)?

Почему статическая ВАХ диода при увеличении температуры смещается влево?

Что положено в основу работы светодиода?


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

83596. Принципи міжнародного екологічного права 37.97 KB
  Спеціальні (галузеві) принципи міжнародного права навколишнього середовища найбільш повно зафіксовані у Стокгольмській декларації з навколишнього середовища (26 принципів) і Декларації Ріо-де-Жанейро з навколишнього середовища і розвитку
83597. Міжнародна співпраця у області охорони навколишнього середовища 42.91 KB
  Тому проблема гармонізації відносин суспільства і природи охорони навколишнього середовища набула глобального значення. У межах міжнародного співробітництва в галузі охорони навколишнього природного середовища вирішуються найбільш складні проблеми і конкретні проекти. Особливу групу проектів складають наукові дослідження впливу діяльності людини на клімат передбачення землетрусів і цунамі роботи в галузі біологічних та генетичних наслідків забруднення оточуючого середовища.
83598. Охорона певних видів навколишнього середовища. Міжнародно-правова охорона атмосфери і озонового шару. Міжнародно-правова охорона флори і фауни 40.67 KB
  Особлива увага надається боротьбі з забрудненням нафтою Лондонська конвенція про запобігання забрудненню моря нафтою 1954 р. Конвенцією про запобігання забруднення моря викидами відходів ї інших матеріалів 1972 р. У Конвенції про запобігання забруднення моря з суден 1973 р. Охороні морських просторів присвячено і угодиукладені на регіональному рівні напри клад Гельсінська конвенція про захист морського середовища району Балтійського моря 1974 р.
83599. Поняття міжнародного права. Особливості міжнародного права 36.67 KB
  Міжнародне право - це самостійна система права, що складається з юридично обов\'язкових принципів і норм, які регулюють відносини між державами та іншими суб\'єктами міжнародного права з метою забезпечення мирного співіснування та міжнародної співпраці.
83600. Юридично сила норм міжнародного права 33.76 KB
  Питання юридичної сили міжнародного права виникає через відсутність примусу до виконання норм міжнародного права. З\'являються навіть точки зору щодо виключно моральної сили цієї системи права
83601. Сфера дії міжнародного права. Субєктна і об\'єктна сфери дії міжнародного права. Просторова сфера дії міжнародного права 35.87 KB
  Суб\'єктна і об\'єктна сфери дії міжнародного права. Просторова сфера дії міжнародного права Сфера дії міжнародного права це межі застосування міжнародноправових норм. Відповідно можна виділити суб\'єктну об\'єктну і просторову сфери дії міжнародного права.
83602. Виникнення міжнародного права та періодизація його історії. Сучасне міжнародне право та його ознаки 38.27 KB
  Сучасне міжнародне право та його ознаки Питання про походження міжнародного права та його періодизацію є одним з найбільш спірних в науці міжнародного права. Існує декілька точок зору щодо моменту виникнення міжнародного права. Ці мононорми не відповідали основним характеристикам права.
83603. Функції міжнародного права 37.17 KB
  Перш за все міжнародне право впливає на різні сфери міжнародного життя міжнародну економіку міжнародну політику духовні відносини тобто виконує загально соціальні функції економічну політичну і функцію формування міжнародноправової свідомості. Це основне функціональне призначення міжнародного права виявляється у ряді конкретніших функцій.За допомогою його норм суб’єкти міжнародного права встановлюють загальноприйняті стандарти поведінки в різних областях взаємостосунків.
83604. Взаємодія і взаємовплив міжнародного і внутрішньодержавного права 35.51 KB
  Взаємовплив міжнародного і внутрішньодержавного права проявляється в двох аспектах. Поперше кожна держава що бере участь в створенні міжнародного права виходить з характеру і положень свого національного права. Тому вплив норм внутрішньодержавного права на міжнародне можна назвати первинним.