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

---