Arkadiusz Szachniewicz wydzial: Elektronika
CWICZENIE 45
BADANIE WLASNOSCI DIOD POLPRZEWODNIKOWYCH
Cwiczenie polega na zdjeciu charakterystyk pradowo napieciowych diod prostowniczczych i Zennera (w kierunku przewodzenia i zaporowym).
Budowa diody:
Dioda jest elementem elektronicznym zbudowanym z dwoch polprzewodnikow (typu p i typu n). Wlasciwie jest to miejsce zetkniecia sie tych dwoch polprzewodnikow.
Polprzewodnik typu p posiada atomy czterowartosciowe i atomy trojwartosciowe. W wyniku tego wystepuja "braki" elektronow. Sa to dziury (nadmiarowe nosniki wiekszosciwe). Prad w tym polprzewodniku sklada sie praktycznie tylko z dziur.
W polprzewodniku typu n sytuacja jest podobna, lecz sa tu atomy o wartosciowosci 5. W wyniku tego wystepuje nadmiar elektronow. Sa to nadmiarowe nosniki wiekszosciwe dla tego typu polprzewodnika. Prad w tym polprzewodniku sklada sie praktycznie tylko z elektronow.
Dzialanie diody jest nastepujace:
W miejscu styku dwoch roznych polprzewodnikow tworzy sie bariera potencjalow (spowodowana roznica ladunkow atomow domieszki obu polprzewodnikow).
Polaryzacja diody w kierunku przewodzenia powoduje odlozenie sie najwiekszego napiecia na zlaczu (najwieksza opornosc) w wyniku tego napiecie na zlaczu maleje, maleje szerokosc obszaru zubozonego i maleje natezenie pola elektrycznego w zlaczu. Po oslabieniu pola nosniki wiekszosciowe beda mogly pokonywac zlacze ruchem dyfuzyjnym, a w obwodzie zewnetrznym poplunie znaczny prad.
Polaryzacja diody w kierunku zaporowym powoduje:
1. Zwiekszenie szerokosci obszaru zubozonego gdyz przylozone napiecie odklada sie przede wszystkim na zlaczu.
2. Zwiekszenie pola elektrycznego w zlaczu i skuteczne zachamowanie dyfuzyjnego ruchu nosnikow wiekszosciowych juz przy napieciu 0.1V .
3. Pojawienie sie w obwodzie zewnetrznym niewielkiego pradu pochodzacego od dryftowego ruchu nosnikow mniejszosciowych. Prad ten posiada mala wartosc gdyz koncentracje nosnikow nmniejszosciowych sa male, a srednia predkosc nosnikow rowniez jest mala.
Przy zwiekszaniu napiecia wstecznego diody dochodzi do przebicia zlacza. W diodach prostowniczych jest to zjawisko nieodwracalne (wystepuje tu przebicie cieplne), natomiast w diodach Zennera jest to zjawisko odwracalne poniewaz wystepuje tu przebicie lawinowe (Uz > 6V) i przebicie tynelowe (Uz < 8V). Przebicie lawinowe polega na wybiciu elektronow z sieci krystalicznej polprzewodnika poprzez bombardowanie jej innymi elektronami (o duzej szybkosci - rozpedzone przez pole elektryczne). Przebicie tunelowe polega na wyrwaniu elektronow z sieci krystalicznej przez podanie batdzo dyzego pola elektrycznego.
Pomiary:
Diody prostownicze:
Dioda germanowa:
Kierunek przewodzenia:
L.p.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
U [V]
0.056
0.08
0.12
0.16
0.20
0.24
0.28
0.32
0.36
0.40
I[mA]
0.066
0.148
0.425
0.040
2.31
4.63
8.53
14.11
21.6
30.6
Kierunek zaporowy:
U[V]
12
14
16
18
20
12.7
13.1
13.8
14.2
14.6
15.0
15.4
16.1
16.8
17.7
Dioda krzemowa:
...
pat807