Цель работы. Изучить характеристики выпрямительного диода.
1. Краткие теоретические сведения.
Полупроводниковый диод – прибор с одним электронно-дырочным переходом, образованным двумя слоями (зонами) из полупроводниковых материалов (германий, кремний) с различными проводимостями p и n- типов. В n- проводящем слое в качестве свободных носителей заряда преобладают электроны, а в р- проводящем слое – дырки. Проводимости р и п- типов получают введением определенных примесей в полупроводниковые материалы.
К полупроводниковым диодам относятся выпрямительные, импульсные, высокочастотные и туннельные диоды, светодиоды, фотодиоды, варикапы, стабилитроны.
Свойства полупроводниковых диодов определяются электрическими свойствами р-n перехода, которые полностью описываются его вольтамперной характеристикой (ВАХ). ВАХ – это зависимость тока, протекающего через р-n от приложенного напряжения. Она нелинейная и несимметрична (рис. 1.1).
I
U
Рис. 1.1
При прямом включении положительный потенциал подается на р- слой диода, а отрицательный потенциал – на n- слой. При обратном включении диода потенциалы на p-n переход подаются наоборот.
При прямом включении выпрямительного диода сопротивление p-n перехода резко снижается и возникает ток, создаваемый основными носителями заряда, который называют прямым ( iпр). Диод открыт.
При обратном включении сопротивление диода становится большим, ток через него мал и обусловлен неосновными носителями заряда. Этот ток называют обратным (iобр) и часто ввиду его весьма малой величины принимают равным нулю. Диод закрыт.
Таким образом, основной особенностью выпрямительного диода является неодинаковость токов и сопротивлений в прямом и обратном направлении (iпр >> iобр).
При подаче на диод знакопеременного напряжения ток через него будет пульсирующий, однополярный. Такой формы ток содержит постоянную составляющую. Это позволяет создать преобразователи переменного напряжения или тока в постоянные. Такие устройства называются выпрямители. Они являются основой источников питания.
2. Методика выполнения работы.
2.1.Собрать на стенде схему рис. 1.2.
R
+
VD
_ I
Рис. 1.2
2.2. Снять ВАХ для диода, включенного в прямом направлении.
Для этого необходимо изменять напряжение регулируемого источника питания U1 и измерять ток через диод ( i ) и падение напряжения на диоде U2. Показания приборов внести в таблицу:
U1
В
U2
В
I
мА
2.3. Изменить полярность источника постоянного напряжения и убедиться, что обратный ток близок к нулю.
2.4. Построить ВАХ диода.
3. Содержание отчета
Отчет должен содержать следующие пункты:
а) наименование и цель работы;
б) принципиальные электрические схемы для выполненных экспериментов;
в) результаты экспериментальных исследований, помещенные в соответствующие таблицы;
I
R