Разработка и изготовление лабораторного стенда по изучению вольтамперных характеристик полупроводниковых диодов - Курсовая работа

Для исследования нами был выбран полупроводниковый диод, который наиболее характерно отражает почти все особенности и свойства полупроводниковой техники в целом и является одним из самых популярных электронных устройств в современной радиотехнике.Полупроводниковый диод - это электропреобразовательный полупроводниковый прибор с одним электрическим переходом и двумя выводами, в котором используются свойства р-n - перехода. Полупроводниковые диоды классифицируются: 1) по назначению: выпрямительные, высокочастотные и сверхвысокочастотные (ВЧ - и СВЧ - диоды), импульсные, полупроводниковые стабилитроны (опорные диоды), туннельные, обращенные, варикапы и др.; В точечном диоде используется пластинка германия или кремния с электропроводностью n - типа (рис.3.1), толщиной 0,1…0,6мм и площадью 0,5…1,5 мм2; с пластинкой соприкасается заостренная проволочка (игла) с нанесенной на нее примесью. Для изготовления кремниевых точечных диодов используется кремний n - типа и проволочка, покрытая алюминием, который служит акцептором для кремния. В плоскостных диодах р-n - переход образуется двумя полупроводниками с различными типами электропроводности, причем площадь перехода у различных типов диодов лежит в пределах от сотых долей квадратного миллиметра до нескольких десятков квадратных сантиметров (силовые диоды).Выпрямительные диоды выполняются на основе р-n - перехода и имеют две области, одна из них является более низкоомной (содержит большую концентрацию примеси), и называется эмиттером. В основе работы выпрямительных диодов лежит свойство односторонней проводимости р-n - перехода, которое заключается в том, что последний хорошо проводит ток (имеет малое сопротивление) при прямом включении и практически не проводит ток (имеет очень высокое сопротивление) при обратном включении. Основными параметрами выпрямительных полупроводниковых диодов являются: прямой ток диода Іпр, который нормируется при определенном прямом напряжении (обычно Uпр = 1…2В); максимально допустимый прямой ток Іпр мах диода; максимально допустимое обратное напряжение диода Uобр мах, при котором диод еще может нормально работать длительное время; постоянный обратной ток Іобр, протекающий через диод при обратном напряжении, равном Uобр мах; средний выпрямленный ток Івп. ср, который может длительно проходить через диод при допустимой температуре его нагрева; аксимально допустимая мощность Рмах, рассеиваемая диодом, при которой обеспечивается заданная надежность диода. По максимально допустимому значению среднего выпрямленного тока диоды делятся на маломощные (Івп. ср ? 0,3А), средней мощности (0,3А 10А). Большие падения напряжения при прохождении прямого тока через кремниевые диоды по сравнению с прямым падение напряжения на германиевых диодах связаны с большей высотой потенциального барьера р-n - переходов, сформированных в кремнии.Полупроводниковый стабилитрон - это полупроводниковый диод, напряжение на котором в области электрического пробоя слабо зависит от тока и который используется для стабилизации напряжения. В полупроводниковых стабилитронах используется свойство незначительного изменения обратного напряжения на р-n - переходе при электрическом (лавинном или туннельном) пробое. Это связано с тем, что небольшое увеличение напряжения на р-n - переходе в режиме электрического пробоя вызывает более интенсивную генерацию носителей заряда и значительное увеличение обратного тока. · температурный коэффициент напряжения на участке стабилизации: TKU стабилитрона показывает на сколько процентов изменится стабилизирующее напряжение при изменении температуры полупроводника на 1°С Стабилитроны используют для стабилизации напряжений источников питания, а также для фиксации уровней напряжений в различных схемах.Туннельный диод - это полупроводниковый диод на основе вырожденного полупроводника, в котором туннельный эффект приводит к появлению на вольт - амперной характеристике при прямом напряжении участка отрицательного дифференциального сопротивления. Туннельный диод изготовляется из германия или арсенида галлия с очень большой концентрацией примесей, т.е. с очень малым удельным сопротивлением. В таких переходах возникают условия для относительно свободного туннельного прохождения электронов через потенциальный барьер (туннельный эффект). Туннельный эффект приводит к появлению на прямой ветви ВАХ диода участка с отрицательным дифференциальным сопротивлением. Туннельный эффект состоит в том, что при достаточно малой высоте потенциального барьера возможно проникновение электронов через барьер без изменения их энергии.Основные виды диодов: 1) Выпрямительные диоды - п/п диоды, предназначенные для выпрямления переменного тока. 2) Высокочастотные диоды (СВЧ-диоды) - эти диоды предназначены для работы в устройствах высокой и сверхвысокой частоты. 3) Варикапы - это диоды, работа которых основана на изменении емкости электронно-дырочного перехода в зависимости прикладываемого обратного напряжения. Эти диоды применяются в качестве конденсаторов с управляемой емкостью. В

Содержание

Введение

1. Полупроводниковые диоды

1.1 Выпрямительные диоды

1.2 Стабилитроны

1.3 Туннельные и обращенные диоды

1.4 Варикапы

1.5 Назначение и область применения

2.1 Общий принцип действия

2. Лабораторный стенд по изучению вольтамперных характеристик полупроводниковых диодов

2.1 Принципиальная схема устройства

2.1.1 Диод Д226Е

2.1.2 Диод Д310

2.1.3 Диод Д106

2.2 Описание работы лабораторного стенда

2.3 Инструкция по правилам пользования лабораторным стендом по изучению вольтамперных характеристик полупроводниковых диодов

Заключение

Список используемых источников

Целью данной работы является разработка и создание прибора, предназначенного для изучения полупроводниковых диодов. Для исследования нами был выбран полупроводниковый диод, который наиболее характерно отражает почти все особенности и свойства полупроводниковой техники в целом и является одним из самых популярных электронных устройств в современной радиотехнике. При разработке я руководствовался тем, что собранный прибор должен быть прост в использовании при проведении лабораторных работ, а также не должен допускать установки таких параметров, которые могут привести к пробою диода. Результатом лабораторной работы должны быть измерения и графики, которые могли бы достаточно наглядно объяснить работу полупроводниковых диодов.