Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ
“КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ”
КАФЕДРА МІКРОЕЛЕКТРОНІКИ
Звіт
про виконання лабораторної роботи №1
Дослідження випрямляючих напівпровідникових діодів
Виконав: студент групи ДС-92
Моргун А.В.
Перевірив:
викладач Королевич Л.М.
Київ 2011
1. МЕТА РОБОТИ
Теоретичне вивчення і практичне дослідження випрямляючих діодів; визначення фізичних та основних технічних параметрів германієвих та кремнієвих діодів із їх вольт-амперних характеристик .
2. ЗАВДАННЯ
3. СХЕМА ВИМІРЮВАННЯ
Рис.1. Схема вимірювання ВАХ діода. При знятті зворотньої гілки ВАХ змінюється полярність джерела живлення та номінал резистора R (величина резистора для прямої гілки R1=5 кОм; для зворотньої
R2 = 100 кОм).
4. РЕЗУЛЬТАТИ ВИМІРЮВАННЬ
4.1 ТАБЛИЦІ ВИМІРЮВАННЬ
Табл. №4.1.1. ВАХ германієвого діода. Умови вимірювань: пряме зміщення, R1 = 5 кОм, Т1 = 20°С
|
U, B |
0 |
5,20 |
10,00 |
15,06 |
20,06 |
25,05 |
29,86 |
34,94 |
40,00 |
45,28 |
50,00 |
|
Ur, B |
0 |
5,00 |
9,79 |
14,81 |
19,80 |
24,76 |
29,55 |
34,61 |
39,65 |
44,91 |
49,60 |
|
Ud, B |
0 |
0,20 |
0,21 |
0,25 |
0,26 |
0,29 |
0,31 |
0,33 |
0,35 |
0,37 |
0,40 |
|
Id, мА |
0 |
1,00 |
1,96 |
2,96 |
3,96 |
4,95 |
5,91 |
6,92 |
7,93 |
8,98 |
9,92 |
Табл. №4.1.2. ВАХ германієвого діода. Умови вимірювань: зворотне зміщення, R1 = 100 кОм, Т1 = 20°С
|
U, B |
0 |
5,05 |
10,15 |
14,95 |
20,03 |
25,03 |
30,02 |
34,90 |
40,06 |
44,50 |
50,00 |
|
Ur, B |
0 |
1,13 |
1,80 |
2,18 |
2,52 |
2,78 |
3,00 |
3,37 |
3,96 |
4,72 |
5,6 |
|
Ud, B |
0 |
3,92 |
8,35 |
12,77 |
17,51 |
22,25 |
27,02 |
31,53 |
36,10 |
39,78 |
44,40 |
|
Id, мА |
0 |
0,011 |
0,018 |
0,022 |
0,025 |
0,028 |
0,030 |
0,034 |
0,040 |
0,047 |
0,056 |
Табл. №4.1.3. ВАХ кремнієвого діода. Умови вимірювань: пряме зміщення, R1 = 5,0 кОм, Т1 = 20°С
|
U, B |
0 |
4,99 |
10,00 |
15,09 |
20,06 |
25,01 |
30,01 |
35,00 |
39,88 |
45,09 |
49,96 |
|
Ur, B |
0 |
4,39 |
9,36 |
14,43 |
19,39 |
24,33 |
29,32 |
34,30 |
39,17 |
44,38 |
49,24 |
|
Ud, B |
0 |
0,60 |
0,64 |
0,66 |
0,67 |
0,68 |
0,69 |
0,70 |
0,71 |
0,71 |
0,72 |
|
Id, мА |
0 |
0,88 |
1,87 |
2,87 |
3,88 |
4,87 |
5,86 |
6,86 |
7,83 |
8,88 |
9,85 |
Табл. №4.1.4. ВАХ кремнієвого діода. Умови вимірювань: зворотне зміщення, R1 = 100 кОм, Т1 = 20°С
|
U, B |
0 |
5,02 |
10,03 |
15,07 |
19,96 |
24,97 |
30,05 |
34,90 |
40,05 |
45,00 |
50,00 |
|
Ur, мB |
0 |
1,75 |
2,10 |
3,05 |
3,80 |
4,56 |
5,26 |
5,47 |
6,18 |
6,70 |
7,20 |
|
Ud, B |
0 |
5,01 |
10,02 |
15,06 |
19,95 |
24,96 |
30,04 |
34,89 |
40,04 |
44,99 |
49,99 |
|
Id, мкА |
0 |
0,018 |
0,021 |
0,031 |
0,038 |
0,046 |
0,053 |
0,055 |
0,062 |
0,067 |
0,072 |
4.2. РОЗРАХУНКИ
4.2.1. Розрахунок напруги на германієвому діоді та струму ID, що протікає через діод при прямому та зворотному зміщенні:
4.2.1.1. Розрахунок напруги UD на германієвому діоді проводиться за формулою: :
4.2.1.1.1. Пряме зміщення, :
5,20 5,00 = 0,20 В;
10,00 9,79 = 0,21 В;
15,06 14,81 = 0,25 В;
20,06 19,80 = 0,26 В;
25,05 24,76 = 0,29 В;
29,86 29,55 = 0,31 В;
34,94 34,61 = 0,33 В;
40,00 39,65 = 0,35 В;
45,28 44,91 = 0,37 В;
50,00 49,60 = 0,40 В;
Отримані результати занесені до таблиці 4.1.1. .
4.2.1.1.2. Зворотне зміщення, :
5,05 – 1,13 = 3,92 В;
10,15 – 1,80= 8,35 В;
14,95 2,18 = 12,77 В;
20,03 2,52 = 17,51 В;
25,03 2,78 = 22,25 В;
30,02 3,00 = 27,02 В;
34,90 3,37 = 31,53 В;
40,06 3,96 = 36,10 В;
44,50 4,72 = 39,78 В;
50,00 5,60 = 44,40 В;
Отримані результати занесені до таблиці 4.1.2. .
4.2.1.2. Розрахунок струму ІD, що протікає через діод проводиться за формулою:
:
4.2.1.2.1. Пряме зміщення, :
Отримані результати занесені до таблиці 4.1.1. .
4.2.1.2.2. Зворотне зміщення, :
Отримані результати занесені до таблиці 4.1.2. .
4.2.2. Розрахунок напруги на кремнієвому діоді та струму ID, що протікає через діод при прямому та зворотному зміщенні:
4.2.2.1. Розрахунок напруги UD на кремнієвому діоді проводиться за формулою: ::
4.2.2.1.1. Пряме зміщення, :
4,99 4,39 = 0,60 В;
10,00 9,36 = 0,64 В;
15,09 14,43 = 0,66 В;
20,06 19,39 = 0,67 В;
25,01 24,33 = 0,68 В;
30,01 29,32 = 0,69 В;
35,00 34,30 = 0,70 В;
39,88 39,17 = 0,71 В;
45,09 44,38 = 0,71 В;
49,96 49,24 = 0,72 В;
Отримані результати занесені до таблиці 4.1.3. .
4.2.2.1.2. Зворотне зміщення, :
5,02 1,75 5,01 В;
10,03 2,10 10,02 В;
15,07 3,05 15,06 В;
19,96 3,80 19,95 В;
24,97 4,56 24,96 В;
30,05 5,26 30,04 В;
34,90 5,47 34,89 В;
40,05 6,18 40,04 В;
45,00 6,70 44,99 В;
50,00 7,20 49,99 В;
Отримані результати занесені до таблиці 4.1.4. .
4.2.2.2. Розрахунок струму ІD, що протікає через діод проводиться за формулою:
:
4.2.2.2.1. Пряме зміщення, :
Отримані результати занесені до таблиці 4.1.3. .
4.2.2.2.2. Зворотне зміщення, :
Отримані результати занесені до таблиці 4.1.4. .
4.2.3 Побудова графіків:
4.2.3.1. Графік прямої гілки вольт-амперної характеристики германієвого та кремнієвого діодів:
Максимальна похибка вимірювань прямого зміщення:
Для Ge: напруга:
струм:
Для Si: напруга
струм:
4.2.3.2. Графік зворотної гілки вольт-амперної характеристики германієвого та кремнієвого діодів:
4.2.3.2.1. Оскільки на цій характеристиці обернену гілку ВАХ кремнієвого діода не видно, ії графік ВАХ масштабовано:
Максимальна похибка вимірювань зворотного зміщення:
Для Ge: струм:
напруга:
Для Si: струм:
напруга:
4.2.4. З одержаних графіків визначаємо:
4.2.4.1. Опір бази rb та струм виродження для германієвого діода:
На графіку, який зображено в п. 4.2.3.1. у точці визначається опір бази rb. З точки опускається перпендикуляр на вісь струмів та напруг. Визначається струм і відповідна напруга В. Дотична, яка проведена до т. пересікаючи вісь струмів визначає . Отже, опір бази rb буде рівний: 7,95 Ом. Визначивши rb знайдемо струм виродження (- температурний потенціал електрона; він рівний )
4.2.4.2. Опір бази rb та струм виродження для кремнієвого діода:
На графіку, який зображено в п. 4.2.3.1. у точці визначається опір бази rb. З точки опускається перпендикуляр на вісь струмів та напруг. Визначається струм і відповідна напруга В. Дотична, яка проведена до т. пересікаючи вісь струмів визначає . Отже, опір бази rb буде рівний: 12,77 Ом. Визначивши rb знайдемо струм виродження (- температурний потенціал електрона; він рівний )
5. ВИСНОВОК
В даній лабораторній роботі проводилось практичне вивчення випрямляючих діодів та їх параметрів. Проаналізувавши отриманні графіки в пунктах 4.2.3.1., 4.2.3.2.(разом з п.4.2.3.2.1.), розрахунки, приведені в п.4.2.4 та похибки вимірювань, зазначених в цих же пунктах, визначено:
Отже, кремнієвий діод має суттєві переваги перед германієвими. Тому на сьогоднішній день вони широко застосовуються в електроніці, майже повністю витіснивши германієві діоди.