Принципиальная схема измерения вольт-амперных характеристик p–n-перехода (диода) приведена на рис.10. Схема для измерения прямой ветви ВАХ содержит источник постоянного напряжения, переменное сопротивление R2, которое задает ток в цепи диода, и измерительное сопротивление R1, преобразующее ток в цепи в напряжение, которое измеряется цифровым вольтметром V1. Напряжение на диоде измеряется цифровым вольтметром V2.
Рис.10. Схема измерения прямой ветви вольт-амперной характеристики pn – перехода (диода)
Рис.11 Схема измерения обратной ветви вольт-амперной характеристики pn – перехода (диода)
Схема измерение обратной ветви вольт-амперной характеристики pn –перехода показана на рис.11.
Задание 1.
1. Соберите схему измерения (см. рис.10 ) и снимите статическую прямую вольт-амперную характеристику диода.
2. Соберите схему измерения (см. рис.11) и снимите статическую обратную вольт-амперную характеристику.
3. Постройте вольт-амперные характеристики и вычислите статическое и динамическое сопротивление в прямом и обратном направлениях графическим способом.
4. По начальному участку вольт-амперной характеристики определить значение температурного потенциала jТ = kT/q.
5. Оценить с помощью вольт-амперной характеристики величину сопротивления базы и контактную разность потенциалов.
Задание 2.
1. С использованием математического пакета MathCAD по заданной экспериментальной ВАХ pn – перехода рассчитайте параметры математической модели pn – перехода I0 , n, rS. Координаты точек прямой ветви ВАХ (U, I), измеренные при t = 20°C необходимо записать в текстовой файл типа IVH.TXT в выделенном в каталоге.
2. Постройте с использованием выражения (1) и зависимости (3) графики прямой и обратной ветвей ВАХ для двух значений температуры 0 и 50°C для диапазонов напряжения от –100 до 0 В и от 0 до 0,8 В. Определите величину ТКН при значении прямого тока Iпр = 20 мА .
3. Постройте зависимости статического сопротивления по выражению (5) и дифференциального сопротивления по выражению (7) от напряжения на pn – переходе при прямом и обратном смещении для температуры 20°C. Диапазоны значений напряжения задать, как в п.2.
Сравните между собой статическое сопротивление диода и дифференциальное при прямом и при обратном смещении pn – перехода.
Контрольные вопросы
1. Чем обусловлена зависимость обратного тока pn – перехода от температуры?
2. Чем объясняется влияние температуры на прямую ветвь ВАХ pn – перехода?
3. Какой физический смысл имеет параметр ТКН pn – перехода?
4. Когда в качестве эквивалентной схемы pn – перехода можно использовать его дифференциальное сопротивление?
5. Какой физический смысл имеет параметр pn – перехода — дифференциальное сопротивление?
6. Чем обусловлено наличие в полной эквивалентной схеме pn – перехода
последовательного сопротивления?
7. Как можно графически определить обратный ток насыщения pn – перехода по его ВАХ?
8. Как графически определяется коэффициент неидеальности ВАХ pn – перехода?
9. Как можно графически определить последовательное сопротивление pn – перехода?
10. Чем обусловлено наличие емкости в эквивалентной схеме pn – перехода?
11. При проведении каких расчетов необходимо учитывать емкость pn – перехода?
12. При проведении каких расчетов pn – переход можно представить резистором с сопротивлением, равным статическому сопротивлению pn – перехода?
13. Каким параметром моделируется накопление носителей заряда в базе pn – перехода?
14. Для какого типа перехода параметр γ =1/ 2?
15. Как по графику ВФХ pn – перехода определить параметр C0?
16. Как можно по графику ВФХ pn – перехода определить значения параметров γ и ϕк?
Литература
1. Степаненко И.П. Основы теории транзисторов и транзисторных схем. М.: Госэнергоиздат, 1963, гл. 4,5.
2. Полупроводниковые приборы: Учебник для вузов / Тугов Н.М., Глебов Б.А., Чарыков Н.А. Полупроводниковые приборы. М.: Энергоатомиздат. 1990, 576с.
