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

82323. Развитие промышленности, сельского хозяйства современного Казахстана 31.59 KB
  К числу таких успехов определяющих облик современного Казахстана за годы независимости относится гармоничное развитие как сырьевой так и обрабатывающей составляющих экономики республики. Ресурсный потенциал Казахстана в СНГ уступает лишь России. Из стран Каспийского бассейна Казахстан располагает наиболее значительными запасами углеводородов от 2 до 6 млрд.
82324. Международное положение современного Казахстана 33.2 KB
  Казахстан вышел на мировую арену как полноценный субъект международного права За две недели до конца 1991 г. независимость Казахстана признали 18 государств среди них: Турция США. В первый год независимости Казахстан признали 108 стран мира 70 из них открыли дипломатические представительства.
82325. Главные достижения страны за годы независимости 30.23 KB
  30 августа 1995 года на всенародном референдуме принимается ныне действующая Конституция Республики Казахстан. Акмола связанное с геополитическими экономическими причинами развития Казахстана. Разработана и принята к реализации Программа О мерах по реализации стратегического развития Казахстана до 2030 года.
82326. Принятие государственных документов независимости и государственных символов Казахстана. Авторы государственных символов 29.68 KB
  Самостоятельно определяет и проводит внутреннюю и внешнюю политику. С государствами мира строит свои взаимоотношения на принципах международного права. Главой РК и ее исполнительной власти является Президент. Высшая законодательная власть принадлежит Парламенту РК.
82327. Саки. Территория их расселения. Хозяйство, общественное устройство и культура 36.53 KB
  В эпоху раннего железного века на территории Казахстана были сформированы первые племенные союзы, которые известны под именем саков. Саки это группа племен, в которую входила: даха (массагеты), саки - рауки (тиграхауда), исседоны, аримаспы и другие.
82328. Казахстан в послевоенный период (1946-1950). Социально- политическое развитие 29.84 KB
  Из войны Советский Союз вышел экономически значительно ослабленным. За время войны было разрушено 1710 населенных пунктов городского типа и 70 тысяч деревень и селений 25 млн. Последствия войны оказались нелегкими и для Казахстана. Рабочие и специалисты эвакуированные в годы войны в Казахстан вернулись на родину.
82329. Казахстан в период завоевательных подходов Чингиз хана 41.46 KB
  Чингисхан родился на берегу реки Онон в Монголии около 1155 г. (по другим источникам 1162), первоначально носил имя Темучин (Темуджин). Согласно монгольскому преданию, Темучин происходил из рода кият. Его мать была из племени конграт
82330. Освоение целинных земель в Казахстане – 1954-1956гг. Цели, результаты, последствия 30.79 KB
  В период массового освоения целинных земель много говорилось об интенсификации процесса, укреплении материально-технической базы. Но в условиях экстенсивного земледелия это зачастую не соблюдалось. В результате нарушался экологический баланс (эрозия почв, выветривание почв).
82331. Образование Казахского ханства 29.72 KB
  Вхождение отдельных казахских племен в разные государства, войны и раздоры между родами и племенами стали преградой на пути их объединения в единую народность. Преодолеть эту раздробленность, политическую разобщенность выпало на долю султанов Жаныбека и Керея