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

29 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

22407. Дифференцируемость и производные функции 291 KB
  Дифференцируемость и производные функции Приращение аргумента и приращение функции. Понятие функции дифференцируемой в точке. Дифференциал функции. Производная функции.
22408. Производные высших порядков. Формулы Тейлора. Применение производной. Производные и дифференциалы высших порядков 652 KB
  Линеаризация функции. Приближенное вычисление значений функции. Исследование функции с помощью производной. Возрастание и убывание функции на промежутке.
22409. Первообразная и неопределенный интеграл 454 KB
  Корни многочлена. Кратность корней многочлена. Разложение многочлена с действительными коэффициентами на множители. Если a0  0 то число n называется степенью многочлена fx.
22410. Определенный интеграл 635.5 KB
  Определенный интеграл План Определенный интеграл Определение определенного интеграла. Геометрический смысл и физический смысл определенного интеграла. Условия существования определенного интеграла. Свойства определенного интеграла.
22411. Дифференциальное исчисление функций нескольких переменных 860.5 KB
  Дифференциальное исчисление функций нескольких переменных План Функции нескольких переменных Пространство Rn. Функции нескольких переменных. Предел функции нескольких переменных. Непрерывность функции и их свойства.
22412. Кратные интегралы 1.14 MB
  Пусть функция z = fx y = fP задана dв замкнутой области D плоскости Oxy. Разобьем область D на n элементарных областей Di i = 1 2n площади которых обозначим через Si а диаметры наибольшие расстояния между точками области Di через di. Совокупность частичных областей Di назовем разбиением T области D. В каждой области Di разбиения T выберем точку Pixi yi для i = 1 2n.
22413. Множества. Числовые множества 256 KB
  Множества. Числовые множества План 1. Множества. Подмножества.
22414. Отображения. Числовые функции 326.5 KB
  Отображением f множества X в множество Y называется всякое правило которое любому элементу xX ставит единственный элемент y обозначаемый fx. Бинарным отношением f между множествами X и Y называется любое подмножество множества XY. Бинарное отношение f между множествами X и Y называется отображением множества X в множество Y если для любого элемента xX существует один и только один элемент yY такой что x yf . Отображение f множества X в Y называется также функцией определенной на множестве X со значениями в множестве Y.
22415. Числовая последовательность и ее предел 211.5 KB
  Числовая последовательность и ее предел Числовая последовательность и свойства последовательностей. Числовая последовательность и свойства последовательностей. Числовой последовательность или просто последовательность называется функция f определенная на множестве натуральных чисел N значения которой числа действительные или комплексные. Последовательность обозначаем через ее значения : x1 x2 x3 xn или кратко {xn}.