SPRAWOZDANIE
Tematem ćwiczenia było ,,Badanie charakterystyki diody półprzewodnikowej”
Półprzewodniki, substancje zachowujące się w pewnych warunkach jak dielektryk, a w innych jak przewodnik. Typowymi półprzewodnikami są: krzem, german, arsenek galu lub antymonek galu. Półprzewodniki mają małą szerokość pasma wzbronionego (teoria pasmowa).
Ze względu na typ przewodnictwa wyróżnia się półprzewodniki typu n - inaczej nadmiarowe (występuje tu przewodnictwo elektronowe, liczba elektronów w paśmie przewodnictwa przekracza liczbę dziur przewodzących w paśmie walencyjnym, uzyskuje się je przez domieszkowanie krzemu lub germanu pierwiastkami V grupy nazywanymi donorami) oraz typu p - inaczej niedomiarowe (występuje w nich przewodnictwo dziurowe w paśmie walencyjnym, liczba dziur przekracza liczbę elektronów w paśmie przewodnictwa, uzyskuje się je przez domieszkowanie krzemu lub germanu pierwiastkami III grupy nazywanymi akceptorami).
Odkrycie półprzewodników i wynalezienie licznych ich zastosowań spowodowało rewolucyjny postęp w elektronice (dioda półprzewodnikowa, tranzystor itd.).
Donor, atom tworzący chemiczne wiązanie koordynacyjne poprzez zapełnienie wolnego poziomu energetycznego akceptora lub tworzący z akceptorem kompleks.
Akceptor, atom pierwiastka III grupy (np. ind, glin, gal) dodawany w śladowych ilościach do kryształu półprzewodnikowego zbudowanego z atomów IV grupy (np. krzem, german). Atom akceptor w takiej siatce krystalicznej przyłącza dodatkowy elektron z pasma walencyjnego, przez co powstaje tam dziura przewodząca.
Dioda półprzewodnikowa, element elektroniczny wykorzystujący właściwości złącza p-n. Jeśli obszar p ma potencjał ujemny względem n (U<0), to dioda jest spolaryzowana zaporowo. Płynie wtedy przez nią bardzo mały prąd (prąd wsteczny IS), niezależny od wartości potencjału, aż do tzw. potencjału przebicia zenerowskiego (Upr).
Jeśli obszar p ma potencjał dodatni względem obszaru n (U>0), oporność złącza p-n jest mała, możliwy jest już duży prąd przy małych napięciach. Właściwości złącza p-n w obszarze U>0 i U<0 ale U>Upr wykorzystywane są w diodach prostowniczych.
Charakteryzują się one dużymi ujemnymi wartościami Upr i małymi wartościami IS. Wytwarza się je z wysokooporowego germanu lub krzemu (czasem Cu2O lub selenu). W radiotechnice i elektronice cyfrowej wykorzystuje się diody półprzewodnikowe wysokich częstotliwości i mikrofalowe diody półprzewodnikowe charakteryzujące się bardzo małymi pojemnościami złącza p-n.
Wykonuje się je z niskooporowego germanu lub krzemu. W obszarze U<Upr działają diody Zenera (stabilitrony). Wykonuje się je z krzemu o starannie dobranej oporności właściwej, pozwalającej uzyskać diody stabilizujące napięcie w zakresie od kilku do kilkudziesięciu V.
Przebieg pomiarów:
Pomiar charakterystyki diody w kierunku przewodzenia
Pomiary wykonaliśmy na wcześniej zmontowanym obwodzie wg schematu a umieszczonego w ćwiczeniach laboratoryjnych cz. I
Amperomierz i woltomierz ustawiliśmy na największy zakres
Na zasilaczu ustawiliśmy najmniejsze napięcie tj. 0,1V po czym zasilacz został włączony
Ustawiliśmy woltomierz na zakresie 1V
Pomiary natężenia prądu wykonaliśmy dla napięć od 600 mV do 860 mV co 20 mV. Przed każdym kolejnym zwiększeniem napięcia zwiększaliśmy zakres amperomierza o jedną pozycję do uprzednio stosowanej. Napięcie na diodzie stopniowo zwiększaliśmy, regulując napięciem wyjściowym na zasilaczu. Na amperomierzu dobieraliśmy odpowiedni zakres.
Pomiar charakterystyki diody w kierunku zaporowym
Pomiary wykonaliśmy na wcześniej zmontowanym obwodzie wg schematu a umieszczonego w ćwiczeniach laboratoryjnych cz. I
Na zasilaczu ustawiliśmy najmniejsze napięcie tj. 0,1V po czym włączyliśmy zasilacz.
Woltomierz ustawiliśmy na zakresie 10V.
Pomiary natężenia prądu wykonaliśmy dla następujących napięć [V]: 1, 2, 4, 6, 8, 10 12, 14, 16, 18, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50. Napięcie ustawialiśmy regulując napięciem wyjściowym na zasilaczu po uprzednim dobraniu odpowiedniego zakresu na woltomierzu cyfrowym