Laboratorium przyrządów półprzewodnikowych
Ćwiczenie Nr 2
Temat: Charakterystyka prądowo-napięciowa złącza p-n.
Ćw. wykonali:
Data wyk. ćw.:
Schemat układu pomiarowego:
- dioda BYP 401, I(10μA ÷ 500mA)
Temat zadania:
Dane jest złącze o oporności szeregowej Rs=3,5W oraz prądzie nasycenia Is=1mA. Obliczyć prąd I płynący przez złącze dla napięcia baterii Ub=0,35V. Obliczyć oporność statyczną R=U/I i oporność dynamiczną p=dU/dI w wybranym punkcie pracy. W rozważaniach ominąć oporność upływu.
Rozwiązanie:
Ub = IRr + U
U = (kT/q)*ln[(I/Ir)+1]
Ub=IRs+(kT/q)*ln(I/Ir)
Rozwiązanie graficzne:
Ub-Irs = (kT/q)*ln[(I/Is)+1] przyjmujemy kT/q = 0,026V
y1 = Ub-Irs
y2 = (kT/q)*ln[(I/Is)+1]
Zakładając różne wartości I obliczamy y1 i y2 (tabela):
I [mA] |
20 |
40 |
70 |
100 |
200 |
300 |
y1 [V] |
0,28 |
0,21 |
0,105 |
0,0 |
-3,5 |
-0,7 |
y2 [V] |
0,257 |
0,276 |
0,29 |
0,299 |
0,317 |
0,328 |
Na rysunku wykreślamy zależność y1=f(I) oraz y2=f(I) i wyznaczamy szukany prąd I:
Prąd szukany I ≈ 25 [mA] (I≈0,025 [A])
Oporność dla prądu zmiennego dla złącza p-n bez rezystancji szeregowej:
, po przekształceniu
,
tak więc rezystancja dynamiczna złącza z rezystancją szeregową wyniesie
Charakterystyka prądowo-napięciowa złącza p-n (schemat układu jak wyżej) :
U [V] |
I [mA] |
0,334 |
0,01 |
0,390 |
0,03 |
0,407 |
0,05 |
0,429 |
0,08 |
0,439 |
0,1 |
0,471 |
0,2 |
0,515 |
0,5 |
0,531 |
0,7 |
0,548 |
1,0 |
0,603 |
3,0 |
0,645 |
7,0 |
0,657 |
9,0 |
0,695 |
20 |
0,728 |
40 |
0,753 |
70 |
0,768 |
100 |
0,798 |
200 |
0,814 |
300 |
Wykres dołączony do sprawozdania.
Wyznaczanie współczynnika doskonałości złącza:
n = (q * log e)/ kT
n = 1/26*log e = 0,0167
Wnioski:
W ćwiczeniu tym zadaniem było wyznaczenie charakterystyki diody półprzewodnikowej zarówno w kierunku przewodzenia. Po narysowaniu charakterystyki w kierunku przewodzenia można wyznaczyć współczynnik doskonałości diody oraz rezystancję szeregową badanej diody.
Szukany prąd I
y1
y2