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

31 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

22370. Основные параметры каскада с ОЭ с последовательной ООС по току 663.5 KB
  Схема усилителя с общим эмиттером. Схема усилителя с общим коллектором. Схема усилителя с общей базой. Осциллограммы напряжений схемы с общим эмиттером с последовательной ООС по току Это схема каскада с последовательной ООС по току.
22371. Режимы работы усилительных устройств 626.5 KB
  Рабочую точку выбирают в середине проходной динамической характеристики каскада рис. Рис. Характеристики и сигналы в усилителе работающем в режиме А Режим используют в предварительных каскадах усиления. Рабочую точку задаем в начале проходной характеристики рис.
22372. Усилители постоянного тока (УПТ) 209.5 KB
  Благодаря этому при входных сигналах равных нулю достигается баланс моста напряжения на коллекторах обоих транзисторов равны и выходное напряжение снимаемое с диагонали Uвых = Uвых 1 Uвых 2 = 0. Uвх1 = Uвх2 = 0 Uвых = Uк1 Uк2 = 0. Ек1 Iк1 Iк2 Rк2 Rк1 Uвых 1 Uвых Uвых 2 ...
22373. Неинвертирующее и инвертирующее включение ОУ 368 KB
  На практике UСМ лежит в пределах от нескольких микровольт до десятков милливольт; максимальное выходное напряжение UВЫХ.МАКС Различают максимальное положительное напряжение UВЫХ.МАКС и максимальное отрицательное напряжение UВЫХ. Напряжения UВЫХ.
22374. Операционные усилители (ОУ) 510 KB
  Схема усилителя со следящей связью С делителя R4 R5 снимаем напряжение  Ua т. Напряжение на сопротивлению R стремится к нулю. От источника положительного напряжения через на диоде VD1 создается опорное напряжение которое вместе с напряжением обратной связи подается на неинвертирующий вход операционного усилителя. Если входное напряжение равно нулю то напряжение на входе усилителя равное разности напряжений на его зажимах равно напряжению в точке А: Даже без положительной обратной связи при таком напряжении напряжение на выходе...
22375. Усилитель переменного тока на ОУ с одним источником питания 1.29 MB
  Усилитель переменного тока на ОУ с одним источником питания рис.1 Рис. Рис. ОУ в выходном каскаде бустерная схема рис.
22376. ПРИМЕНЕНИЕ ОУ 806 KB
  Усилители с возрастающим и убывающим коэффициентами передачи. Суть метода заключается в том что коэффициент передачи цепи ООС ОУ должен иметь несколько дискретных значений каждое из которых соответствует определенному диапазону изменения входного сигнала. Коэффициент передачи этих делителей аппроксимирует требуемую нелинейную зависимость причем чем больше число дискретных значений может принимать коэффициент передачи ООС ОУ тем ближе получаемая зависимость выходного напряжения от входного к заданной. Усилитель с возрастающим коэффициентом...
22377. ГЕНЕРАТОРЫ ИМПУЛЬСОВ 584 KB
  Если напряжение передаваемое с выхода на вход по цепи ОС окажется в фазе с вызвавшим его входным напряжением и по значению будет не меньше его то усилитель возбудится. Физически это означает что в цепи ОС не происходит затухания сигнала. Цепи коррекции уменьшают усиление ОУ так чтобы при сдвиге 130 К было меньше 1 либо уменьшением коэффициента усиления.3 С1 перезаряжается по цепи UП R1 C1 VT1 корпус С2 заряжается по цепи UП RК2 C2 VT1 корпус.
22378. ГЕНЕРАТОРЫ ПИЛООБРАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ (ГПН) 352.5 KB
  Принципы построения ГПН. ГПН в ждущем режиме. ГПН в автоколебательном режиме.