☰ Содержание · Физика

Полупроводниковые приборы

Уроки 44–45 · 2 урока · Н. Ш. Турдиев, К. А. Турсунметов, А. Г. Ганиев, К. Т. Суяров, Ж. Э. Усаров, А. К. Авлиёкулов. Физика, 10 класс, 1-е издание. Издательство «Niso Poligraf», Ташкент, 2017
45

Лабораторная работа: изучение вольт-амперной характеристики полупроводникового диода

Учебник: с. 166–167
ЦельЗнать порядок измерения вольт-амперной характеристики полупроводникового диода, её график и различие между прямым и обратным включением.
Новые слова
вольт-амперная характеристика · volt-amper xarakteristikaпрямое смещение · to‘g‘ri ulanishобратное смещение · teskari ulanishреостат · reostat
Объяснение

Цель — изучить зависимость I(U) диода. Оборудование: диод, источник постоянного тока низкого напряжения (безопасное значение задаёт учитель, обычно не более 6–12 В), миллиамперметр, вольтметр, реостат, включённый как потенциометр, защитный резистор (для ограничения тока при прямом смещении), ключ, провода. Порядок: 1) соберите цепь и покажите её учителю; 2) установите ползунок реостата на U = 0; 3) замкните ключ и повышайте напряжение ступенями по 0,1 В, каждый раз записывая U и I; при прямом смещении ток не должен превышать значения из паспорта диода; 4) поменяйте местами выводы источника (диод включён в обратном направлении) и измерьте U и I, не превышая максимальное обратное напряжение из паспорта; 5) постройте график для обоих направлений. Результат: в прямом направлении график нелинеен — для кремния ток резко возрастает при напряжении выше ≈ 0,6–0,7 В; в обратном направлении ток очень мал (несколько мкА), поскольку проходят только неосновные носители.

Примеры
Кремниевый диод в прямом направлении: U = 0,5 В даёт I ≈ 0,1 мА, 0,6 В даёт 2 мА, 0,7 В даёт 20 мА. При повышении напряжения на 0,1 В ток возрастает в 10 раз — очень крутой (экспоненциальный) график. Сопротивление U/I уменьшается: 5 кОм → 300 Ом → 35 Ом.
В обратном направлении U = 10 В даёт I = 5 мкА: сопротивление U/I = 10/0,000005 = 2·10⁶ Ом = 2 МОм. При токе 20 мА при 0,7 В в прямом направлении отношение односторонней проводимости равно 2 МОм / 35 Ом ≈ 6·10⁴.
Работа в классе

Только под наблюдением учителя и при низком напряжении: выполняйте работу; никогда не превышайте обратное напряжение из паспорта; никогда не подавайте прямое напряжение без защитного резистора. Не используйте источник 36–42 В; соблюдайте правила техники безопасности школы.

Упражнения
1
Сравните прямую и обратную ветви характеристики диода.
2
U = 2 В, I = 4 мА. Чему равно сопротивление U/I (Ом)?
3
Почему последовательно с диодом при прямом смещении ставят резистор?
4
Почему график диода не является прямой линией?