Параметры полупроводниковых р-n переходов
Основные характеристики и параметры полупроводниковых р-n переходов, влияние на них температуры окружающей среды. Преобразование переменного тока в постоянный. Прямой и обратный токи полупроводникового диода, расчет дифференциального сопротивления.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 13.12.2021 |
| Размер файла | 1,3 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru
Основная часть
Цель работы: исследовать основные характеристики параметры полупроводниковых р-n переходов, рассчитать влияние на них температуры окружающей среды.
Объект исследования: ПД, с созданные на основе р-n переходов, полученных в элементарных полупроводниках - германии и кремнии и в светодиодах на основе фосфида галлия. (FR307, 1Д507А)
Теоретические сведения:
Полупроводниковый диод-это полупроводниковый прибор, имеющий один рn переход и два вывода. Выпрямительными называются диоды, работающие на вентильном свойстве. Применяются в выпрямительных устройствах для преобразования переменного тока в постоянный. Работа диода основана на свойстве рn перехода.
Из ВАХ вытекает свойства:
1. Односторонняя проводимость.
2. ВАХ сильно зависит от температуры.
3. Если превысить , то в переходе происходит пробой, который приводит к резкому увеличению .
4. Рn переход можно рассматривать как емкость.
Ход работы:
1. Перед выполнением лабораторной работы мы ознакомились со справочными параметрами используемых диодов FR307, 1Д507А, электрической схемой, методами измерений, используемыми измерительными приборами.
Электрическая схема:
Справочные параметры используемых диодов:
Электрические параметры диода FR307
|
Uобр.max (постоянное) |
1000V |
|
|
Uобр.max (импульсное, повтор.) |
1000V |
|
|
Uобр.max (действующее) |
700VAC |
|
|
Iпрям.max (при t=+50°C) |
3A* |
|
|
Iпрям.имп.max (8,3mS) |
150A |
|
|
Uпрям. (не более) |
1,3V |
|
|
Iобр. (при t=+25°C, не более) |
10µA** |
|
|
C (ёмкость перехода) |
65pF |
|
|
Диапазон температур |
-50..+150°C |
|
|
Время восстановления |
< 500nS |
Электрические параметры диода 1Д507А
|
Постоянное прямое напряжение при Iпр= 5мА, не более: |
||
|
Т= +25 и +70 0С |
0,5 В |
|
|
Т= - 60 0С |
0,7В |
|
|
при Iпр= 20 мА, Т= + 25 0С |
0,8В |
|
|
Импульсное прямое напряжение при Iпр= 50мА, не более: |
3,5В |
|
|
Постоянный обратный ток при Uобр.=20В, не более: |
||
|
Т= -60 и и +25 0С |
50мкА |
|
|
Т= +70 0С |
300мкА |
|
|
Время обратного восстановления при Iпр= 1мА, Uобр.=20В, Iпр= 1 мА, не более: |
0,1мкс |
|
|
Общая емкость диода при Uобр.=5В, не более |
0,8пФ |
2. Собрали схему измерения, измерили прямую ветвь ВАХ ПД в диапазоне токов 0…15 мА.
Экспериментальные результаты, графики, таблицы, результаты расчетов для диода типа FR307
Расчет ВАХ p-n-перехода.
Вольтамперные характеристики p-n-перехода (диод типа FR307)
|
0 |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,5 |
1 |
2 |
3 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
15 |
||
|
0 |
0,4 |
0,43 |
0,44 |
0,46 |
0,48 |
0,52 |
0,55 |
0,6 |
0,61 |
0,63 |
0,65 |
0,66 |
0,68 |
0,75 |
||
|
0 |
0,05 |
0,1 |
0,15 |
0,2 |
0,25 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
||
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
Прямая ВАХ диода FR307
Обратная ВАХ диода FR307
Обработка результатов измерений
Расчет дифференциального сопротивления базовой области при .
(Ом).
Расчет сопротивления постоянному току при .
(Ом).
Теоретическая ВАХ p-n перехода (диод типа FR307)
|
Uпр, В |
0 |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
|
|
-1 |
0 |
44,6 |
2079 |
9,5*104 |
4,3*106 |
1,9*108 |
9*109 |
4,1*1011 |
|
|
Iпр, мА |
0 |
4,5*10-7 |
2,1*10-5 |
9,6*10-4 |
4,42*10-2 |
2 |
91 |
- |
|
|
-Uобр, В |
0 |
0,05 |
0,1 |
0,15 |
0,2 |
0,25 |
0,3 |
1 |
|
|
Iобр, мкА |
0 |
8,7*10-6 |
0,000001 |
0,000001 |
0,000001 |
0,000001 |
0,000001 |
0,000001 |
|
|
Uпр, В |
0,8 |
0,9 |
1 |
1,2 |
1,4 |
1,6 |
1,8 |
||
|
-1 |
1,8*1013 |
8,5*1014 |
3,9*1016 |
8,1*1019 |
1,6*1023 |
3,5*1026 |
7,3*1029 |
||
|
Iпр, мА |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
||
|
-Uобр, В |
- |
3 |
- |
5 |
- |
7 |
10 |
||
|
Iобр, мкА |
0,000001 |
0,000001 |
0,000001 |
0,000001 |
Для построения теоретической прямой ВАХ было посчитано дополнительное значения 14,6 мА при .
Расчет величины теплового тока .
(мкА).
Расчет дифференциального прямого сопротивление идеального p-n-перехода .
(Ом).
Расчет объёмного сопротивления базы диода .
(кОм).
Расчет дифференциального сопротивления при .
Расчет сопротивления постоянному току при .
(ГОм).
Теоретическая ВАХ p-n перехода (диод типа FR307)
|
Uпр, В |
0 |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
|
|
-1 |
0 |
29,7 |
942,9 |
2,8*104 |
8,9*105 |
27,3*106 |
8,4*108 |
2,5*1010 |
|
|
Iпр, мА |
0 |
2,08*10-3 |
6,6*10-2 |
2,03 |
62,4 |
- |
- |
- |
|
|
-Uобр, В |
0 |
0,05 |
0,1 |
0,15 |
0,2 |
0,25 |
0,3 |
1 |
|
|
Iобр, мкА |
0 |
5,7*10-2 |
6,8*10-2 |
7*10-2 |
7*10-2 |
7*10-2 |
7*10-2 |
7*10-2 |
|
|
Uпр, В |
0,8 |
0,9 |
1 |
1,2 |
1,4 |
1,6 |
1,8 |
||
|
-1 |
7,9*1011 |
2,4*1013 |
7,4*1014 |
7*1017 |
6,6*1020 |
6,3*1023 |
3,5*1026 |
||
|
Iпр, мА |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
||
|
-Uобр, В |
- |
3 |
- |
5 |
- |
7 |
10 |
||
|
Iобр, мкА |
7*10-2 |
7*10-2 |
7*10-2 |
7*10-2 |
(мкА).
Для построения прямой ВАХ ,при повышенной температуре, были взяты дополнительные значения (В) при котором (мА), (В) при котором (мА).
для диода типа 1Д507А
Расчет ВАХ p-n-перехода
Вольтамперные характеристики p-n-перехода (диод типа 1Д507А)
|
0 |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,5 |
1 |
2 |
3 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
15 |
||
|
0 |
0,19 |
0,22 |
0,24 |
0,26 |
0,31 |
0,36 |
0,39 |
0,45 |
0,47 |
0,5 |
0,52 |
0,54 |
0,56 |
0,65 |
||
|
0 |
0,05 |
0,1 |
0,15 |
0,2 |
0,25 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
||
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
Прямая ВАХ диода 1Д509
Обратная ВАХ диода 1Д509
Обработка результатов измерений
Расчет дифференциального сопротивления базовой области при .
(Ом).
Расчет сопротивления постоянному току при .
(Ом).
Теоретическая ВАХ p-n перехода (диод типа 1Д509)
|
Uпр, В |
0 |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
|
|
-1 |
0 |
44,6 |
2079 |
9,5*104 |
4,3*106 |
1,9*108 |
9*109 |
4,1*1011 |
|
|
Iпр, мА |
0 |
1,2*10-6 |
5,6*10-5 |
2,56 |
- |
- |
- |
- |
|
|
-Uобр, В |
0 |
0,05 |
0,1 |
0,15 |
0,2 |
0,25 |
0,3 |
1 |
|
|
Iобр, мкА |
0 |
0,023 |
0,026 |
0,027 |
0,027 |
0,027 |
0,027 |
0,027 |
|
|
Uпр, В |
0,8 |
0,9 |
1 |
1,2 |
1,4 |
1,6 |
1,8 |
||
|
-1 |
1,8*1013 |
8,5*1014 |
3,9*1016 |
8,1*1019 |
1,6*1023 |
3,5*1026 |
7,3*1029 |
||
|
Iпр, мА |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
||
|
-Uобр, В |
- |
3 |
- |
5 |
- |
7 |
10 |
||
|
Iобр, мкА |
0,027 |
0,027 |
0,027 |
0,027 |
Для построения теоритической прямой ВАХ было посчитано дополнительное значения 14,2 мА при .
Расчет величины теплового тока .
(мкА).
Расчет дифференциального прямого сопротивление идеального p-n-перехода .
(Ом).
Расчет объёмного сопротивления базы диода .
(Ом).
Расчет дифференциального сопротивления при .
полупроводниковый температура диод сопротивление
(МОм).
Расчет сопротивления постоянному току при .
(МОм).
Теоретическая ВАХ p-n перехода (диод типа 1Д509)
|
Uпр, В |
0 |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
|
|
-1 |
0 |
29,7 |
942,9 |
2,8*104 |
8,9*105 |
27,3*106 |
8,4*108 |
2,5*1010 |
|
|
Iпр, мА |
0 |
0,104 |
3,3 |
101 |
- |
- |
- |
- |
|
|
-Uобр, В |
0 |
0,05 |
0,1 |
0,15 |
0,2 |
0,25 |
0,3 |
1 |
|
|
Iобр, мкА |
0 |
2,9 |
3,4 |
3,5 |
3,5 |
3,5 |
3,5 |
3,5 |
|
|
Uпр, В |
0,8 |
0,9 |
1 |
1,2 |
1,4 |
1,6 |
1,8 |
||
|
-1 |
7,9*1011 |
2,4*1013 |
7,4*1014 |
7*1017 |
6,6*1020 |
6,3*1023 |
3,5*1026 |
||
|
Iпр, мА |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
||
|
-Uобр, В |
- |
3 |
- |
5 |
- |
7 |
10 |
||
|
Iобр, мкА |
3,5 |
3,5 |
3,5 |
3,5 |
(мкА).
Для построения прямой ВАХ ,при повышенной температуре, были взяты дополнительное значения (В) при котором (мА), (В) при котором (мА), (В) при котором (мА)
Вывод
в лабораторной работе мы исследовали основные характеристики и параметры полупроводниковых p-n-переходов. Рассчитали влияние на них температуры окружающей среды из чего следует, что при повышении температуры значительно увеличиваются прямой и обратный токи полупроводникового диода.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Понятие полупроводникового диода. Вольт-амперные характеристики диодов. Расчет схемы измерительного прибора. Параметры используемых диодов. Основные параметры, устройство и конструкция полупроводниковых диодов. Устройство сплавного и точечного диодов.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 04.05.2011Определение величины обратного тока диодной структуры. Расчет вольт-амперной характеристики идеального и реального переходов. Зависимости дифференциального сопротивления, барьерной и диффузионной емкости, толщины обедненного слоя от напряжения диода.
курсовая работа [362,1 K], добавлен 28.02.2016Напряжение тока и сопротивление диода. Исследование вольтамперной характеристики для полупроводникового диода. Анализ сопротивления диода. Измерение напряжения и вычисление тока через диод. Нагрузочная характеристика параметрического стабилизатора.
практическая работа [2,0 M], добавлен 31.10.2011Определение параметров силового полупроводникового ключа. Характеристики ключей и режим работы схемы. Расчет предельных характеристик полупроводниковых ключей. Исследование процесса формирования потерь в силовых ключах. Допустимые режимы работы ключей.
конспект урока [1,4 M], добавлен 26.03.2019Полупроводниковое аппаратостроение на основе силовой электроники. Преимущества и недостатки силовых полупроводниковых аппаратов, требования к ним в эксплуатационных режимах. Современная силовая электроника. Разработки силовых полупроводниковых приборов.
курсовая работа [2,3 M], добавлен 10.06.2014Расчет напряжения на переходе при прямом включении при заданном прямом токе. Влияние температуры на прямое напряжение. Сопротивление диода постоянному току. Вольт-амперная характеристика диода. Параметры стабилизатора напряжения на основе стабилитрона.
контрольная работа [219,8 K], добавлен 14.01.2014Физика полупроводников. Примесная проводимость. Устройство и принцип действия полупроводниковых приборов. Способы экспериментального определения основных характеристик полупроводниковых приборов. Выпрямление тока. Стабилизация тока.
реферат [703,1 K], добавлен 09.03.2007Основные размеры электродвигателя постоянного тока. Расчет обмоток якоря и возбуждения. Размеры зубцов, пазов, проводов и электрические параметры якоря. Коллектор, щеткодержатели и щетки. Магнитная система и рабочие характеристики электродвигателя.
курсовая работа [367,2 K], добавлен 13.10.2014Применение полупроводниковых управляемых выпрямителей в различных отраслях промышленности. Расчет управляемого выпрямителя, питающегося от сети переменного тока с линейным напряжением 380В (фазное – 220В), работающего на электродвигателе постоянного тока.
курсовая работа [7,0 M], добавлен 27.10.2009Механизм действия полупроводникового диода - нелинейного электронного прибора с двумя выводами. Работа стабилитрона - полупроводникового диода, вольтамперная характеристика которого имеет область зависимости тока от напряжения на ее обратном участке.
презентация [182,4 K], добавлен 13.12.2011Электрофизические свойства полупроводников. Структура полупроводниковых кристаллов. Элементы зонной теории твердого тела. Микроструктурные исследования влияния электронного облучения на электрофизические характеристики полупроводниковых приборов.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 18.09.2015Электронные устройства для преобразования энергии переменного тока в энергию постоянного тока. Классификация выпрямителей, их основные параметры. Работа однофазной мостовой схемы выпрямления. Диаграммы токов и напряжений двухполупериодного выпрямителя.
реферат [360,2 K], добавлен 19.11.2011Определение эквивалентного сопротивления и напряжения электрической цепи, вычисление расхода энергии. Расчет силы тока в магнитной цепи, потокосцепления и индуктивности обмоток. Построение схемы мостового выпрямителя, выбор типа полупроводникового диода.
контрольная работа [1,3 M], добавлен 28.12.2013Однофазные и трехфазные цепи переменного тока. Индуктивное и полное сопротивление. Определение активная, реактивной и полной мощности цепи. Фазные и линейные токи, их равенство при соединении звездой. Определение величины тока в нейтральном проводе.
контрольная работа [30,8 K], добавлен 23.09.2011Деление твердых тел на диэлектрики, проводники и полупроводники. Собственная и примесная проводимость полупроводниковых материалов. Исследование изменений сопротивления кристаллов германия и кремния при нагревании, определение энергии их активации.
лабораторная работа [120,4 K], добавлен 10.05.2016Определение тока утечки, мощности потери, удельных диэлектрических потерь при включении образца на переменное напряжение. Классификация и основные свойства полупроводниковых материалов. Физический смысл и область использования магнитных материалов.
контрольная работа [93,7 K], добавлен 28.10.2014Явления оптической и термической перезарядки, их роль в полупроводниках и полупроводниковых структурах. Особенности оптических переходов при наличии нескольких глубоких и мелких уровней в запрещённой зоне, в основном, при комбинированном возбуждении.
реферат [35,2 K], добавлен 22.06.2015Расчет и экспериментальное определение магнитных проводимостей воздушных промежутков. Расчет магнитной цепи электромагнитов постоянного тока, обмоточных данных. Тяговые и механические характеристики электромагнитов постоянного и переменного тока.
курс лекций [5,5 M], добавлен 25.10.2009Создание технических средств метрологического обеспечения контроля качества полупроводниковых материалов. Анализ установки по измерению удельного электрического сопротивления четырехзондовым методом. Измерение сопротивления кремния монокристаллического.
дипломная работа [1,2 M], добавлен 24.07.2012Тепловой расчет бензинового двигателя. Средний элементарный состав бензинового топлива. Параметры рабочего тела. Параметры окружающей среды и остаточные газы. Процесс впуска, сжатия, сгорания, расширения и выпуска. Индикаторные параметры рабочего цикла.
контрольная работа [588,6 K], добавлен 24.03.2013
