УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Лабораторно-практическая работа № 2

По предмету «Электроника и импульсная техника»

Тема: «Исследование полупроводниковых диодов»

Цель:

- научиться применять знания, полученные при изучении дисциплины;

- приобрести навыки сборки лабораторных схем для изучения режимов работы диодов с последующим расчетом, анализом и экспериментальным определением параметров;

- воспитать у студентов целеустремленность при изучении учебного материала в течение всего учебного года.

Оборудование: методические и справочные материалы, индивидуальное задание.

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Лабораторно-практическая работа предназначена для усвоения (закрепления) материала теоретических занятий, развития практических умений.

Выполнение практической работы включает этапы: изучение исходных данных; выполнение работы; оформление материалов; защита работы.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Выпрямительные диоды имеют одностороннюю проводимость тока за счет применения полупроводниковой структуры с двумя слоями. Один обладает дырочной p электропроводностью (основные носители заряда дырки), а другой — электронной n (основные носители заряда электроны) электропроводностью.

На участке раздела p и n-слоев, образуется электронно-дырочный переход (p-п переход). Это область, обедненная носителями зарядов. На ее границах появляется контактная разница потенциалов. Внешнее напряжение, в зависимости от полярности, может или открыть переход, или увеличить разницу потенциалов, препятствуя прохождению основных носителей зарядов.

Выпрямительные свойства полупроводникового диода и его вольтамперная характеристика связаны с процессами в p-п переходе при подключении внешнего напряжения.

Вольтамперная характеристика полупроводникового диода приведена на рис. 1, а.

Рис. 1 Полупроводниковый диод: вольтамперная характеристика - а; б – обозначение

Прямой ток диода создается основными, а обратный – неосновными носителями заряда.

Концентрация основных носителей заряда многократно превышает концентрацию неосновных носителей. Этим объясняются выпрямительные свойства диода.

Диод открывается, если на анод (А) подать положительное напряжение, или на катод (К) – отрицательное. В электрических схемах обозначение «А», «К» не применяется.

При больших обратных напряжениях увеличивается термогенерация носителей в p-n переходе, возрастает обратный ток, что ведет к повышению температуры и тепловому пробою перехода.

Процесс развивается лавинообразно, т.к. повышение температуры еще больше увеличивает обратный ток.

Прямой и обратный токи через диод можно определить из выражений:

где: U – напряжение источника питания;

U_ПР – напряжение на диоде в прямом направлении;

U_ОБР – напряжение на диоде в обратном направлении.