Изучение работы полупроводникового диода (Лаб).

Цель: получение вольтамперной характеристики диода как зависимости величины пропускного и обратного тока от приложенного к диоду напряжения.

Студент должен знать и уметь: понятие о полупроводники, физическое и техническое устройство полупроводникового диода, основы теории погрешностей, уметь измерять напряжение и силу тока в электрической цепи, оценивать погрешности прямых и косвенных измерений.

Приборы и оборудование: Кремниевый полупроводниковый диод, источник постоянного тока, реостат, амперметр, вольтметр, микро амперметр, переключатель, соединительные проводники.

Краткие теоретические сведения.

Полупроводники — это класс материалов, занимающие промежуточное положение между проводниками и диэлектриками по величине удельной электропроводности.

Различают собственную и примесную проводимость полупроводников.

Собственная проводимость возникает при нагревании полупроводника. При этом ковалентные связи в кристаллах разрываются, появляются свободные электроны, обусловливающие собственную электронную проводимость n-типа. В том месте, из которого вылетел электрон, возникает положительной заряд — дырка. Под действием электрического поля электроны и дырки начнут упорядоченно двигаться. Концентрация электронов и дырок в чистом полупроводнике одинакова.

Если в чистый полупроводник добавить некоторые примеси, то можно получить полупроводник, в котором увеличится или количество только электронов, или дырок. В первом случае полупроводник называется полупроводником n-типа, а во втором р-типа.

Примеси, увеличивающие количество электронов называются донорами.

Примеси, увеличивающие количество дырок называются акцепторами.

Граница соприкосновения полупроводников n — и р-типов называется р — n-Переходом.

Рис.1 р — n-переход и вольт-амперная характеристика полупроводникового диода.

Если приложить к р — n-перехода внешнее электрическое поле от n — полупроводника к р-полупроводника, то в этом направлении р — n-переход не пропустит электрического тока.

Если поменять направление внешнего поля от полупроводника p-типа в полупроводник n-типа, то электрический ток будет проходить сквозь р — n-переход. Таким образом, р — n-переход имеет одностороннюю проводимость

Последовательность выполнения работы.

1. Собрать электрическую цепь по схеме на рис.2.

2. Обратить особое внимание на полярность подключения полюсов источника тока с клеммами амперметра, вольтметра, микроамперметра.

К проверке схемы преподавателем переключатель П и выключатель Кл должны быть отключены.

Рис.1 Схема измерения вольт-амперной характеристики диода.

3. Снять вольт-амперную характеристику диода при комнатной температуре. Для этого:

А) включить диод в пропускном направлении. Выключателем Кл замкнуть цепь источника тока, а переключатель П поставить в положение 1-2. Изменяя напряжение потенциометром R через 0,1 — 0,3 В, снять показания амперметра. Показания вольтметра и амперметра занести в таблицу;

Б) ползунком потенциометра К уменьшить напряжение до нуля и перебросить переключатель П в положение 3-4;

В) увеличить напряжение, через каждые 0,1 — 0,3 В, снять показания микроамперметра;

Г) результаты измерений занести в таблицу.