DIODE SEMICONDUCTOARE

DIODE SEMICONDUCTOARE

Scopul lucrarii

In lucrare sint masurate caracteristicile estetice ale unor diode semiconductoare, rezultatele fiind comparate cu relatiile analitice teoretice. Este deasemenea analizata comportarea diodelor in regim dinamic, semnal mic, joasa frecventa.

Teoria lucrarii

Diodele semiconductoare studiate aici sint dispozitive formate dintr-o jonctiune pn. Relatia de legatura i_D(v_D) pentru o dioda semiconductoare este: , unde: I₀ este curentul de saturatie al diodei, iar g este un coeficient care ia valori intre 1 si 2. (1)

In cazul polarizarii directe relatia 1 devine:

Prin reprezentarea la scara logaritmica a dependentei i_D(v_D) se obtine expresia lui g

In cazul polarizarii inverse relatia 1 devine i­_D=-I_0.

Montajul experimental. Aparate necesare

Montajul este echipat cu patru diode:

D₁ - dioda cu germaniu,

D₂ - dioda cu siliciu, de mica putere,

D₃ - dioda stabilizatoare de tensiune,

D₄ - dioda cu siliciu, de putere medie.

Rezistentele R_k (k=1..7) pemrit polarizarea diodei la curenti directi intre 1 mA si 500 mA si masurarea acestora.

Rezistentele R_sn (n=1..5) permit aplicarea semnalului de la generatorul de audiofrecventa si masurarea valorilor efective a curentilor prin dioda.

Determinari experimentale

Pe montajul experimental se realizeaza schema din figura, alegand dioda D, respectiv rezistenta R_k si regland sursa E_D conform indicatiilor din tabelul 1.1.

Se masoara de fiecare data V_D si se calculeaza curentul I_D cu relatia . (2)

Tabelul 1.1

Pe montajul experimental se realizeaza configuratia din figura. Dioda si rezistenta R_k sant alese conform indicatiilor din tabelul 1.2.

Se regleaza sursele astfel incat sa se obtina valorile lui V_D indicate in tabelul 1.2. Se masoara E_D^' si se calculeaza curentul invers prin dioda, I_R, cu relatia .

Tabelul 1.2

Pe montajul experimental se realizeaza schema din figura. Se alege R_k si se regleaza E_D conform indicatiilor din tabelul 1.3. Se masoara V_Z si se calculeaza I_Z=-I_D cu relatia .

Tabelul 1.3

Pe montajul experimental se realizeaza schema din figura. Se alege R_k, R_sn, D si se regleaza E_D conform indicatiilor din tabelul 1.4. Se masoara V_D si se calculeaza I_D cu relatia 2.

Pentru fiecare situatie se regleaza amplitudinea generatorului astfel incat sa se obtina V_d=2.5 mV. Se masoara V_s si se calculeaza R_i cu relatia .

Tabelul 1.4

Prelucrarea datelor experimentale

In graficul de mai jos, cu ajutorul datelor din tabelul 1.1, s-au trasat caracteristicile i_D(v_D) pentru diodele D₁ si D₄:

Se determina pentru fiecare dioda V_P si R_D, alegand I_DM=200 mA si e

D­₁ - V_P=0.08 V

D₄ - V_P=0.57 V

Cu ajutorul formulei V_D=V_P+R_Di_D (V_D V_P) se calculeaza R_D pentru fiecare dioda:

D­₁ - R_D=0.157 W

D₄ - R_D =0.141 W

Siliciul are banda interzisa mai larga decit germaniul, deci tensiunea directa pe diodele cu siliciu este mai mare decat cea pe diodele cu germaniu.

In graficul de mai jos, cu ajutorul datelor din tabelul 1.1, s-a trasat lg i_D(v_D) pentru diodele D₁, D₂ si D₄:

Cu ajutorul datelor din tabelul 1.2 s-au trasat caracteristicile i_D(v_D), v_D<0, pentru diodele D₁ si D₂:

La curenti mari apare si efectul rezistentei serie a diodei.

Dioda stabilizatoare de tensiune

Cu datele din tabelul 1.3 se traseaza caracteristica i_D(v_D),    v_D 0, pentru dioda D₃:

Rezistenta interna

Cu ajutorul relatiei , pentru valorile curentului I_D din tabelul 1.4, se calculeaza pentru D₁ si D₂ valoarea teoretica a rezistentei interne R_i:

Se traseaza pe acelasi grafic R_i(masurat) (I_D) si R_i(teoretic) (I_D) pentru diodele D₁ si D₂:

Neconcordantele se datoreaza capacitatii parazite a diodei care introduce o rezistenta in plus.