Жартылай өткізгіш диодтың вольт-амперлік сипаттамасын оқып білу

      № 5 Зертханалық жұмыс
       Жартылай өткізгіш диодтың вольт-амперлік сипаттамасын оқып білу

       Жұмыстың орындалу мақсаты:
     Жартылай өткізгіш диодтары бар электр тізбектерін құрастыру және эксперименттік зерттеу дағдыларын жетілдіру.

       1. Жұмыстың қысқаша мазмұны
       1. Жартылай өткізгіш  диодтар- бір «p-n» электронды-кемікті ауысуы, екі электродты және электр тогын бір бағытта ғана өткізетін қасиеті бар құрылғылар екенін оқып біліп алу және нұсқаулықта көрсетілген 9-1 схемасын құрастырып, тәжірибелер жүргізуді үйрену.

                   2. Теориялық алғышарттар. Жартылай өткізгіш диод

Тоқты тек бір бағытта өткізетін жартылай өткізгіш элемент жартылай өткізгіш диод деп аталады. Диодтың жұмыс принципі электронды- тесік өткеліне негізделген.

Электрлік схемада диодтар мынадай бейнеледі:

[pic 1]

Диодтарды өндіруде балқыту әдісі және диффузия әдісі қолданылады. Балқыту әдісімен p және n – типті екі пластина балқытылып, біріктіріледі. Диффузия әдісін қолдану кезінде  араласқан атомдар жартылай өткізгіш пластинаға енгізіледі. Бұл әдістер үлкен ауданды p – n өткелі бар диодтарды жасайды, өткелдің ауданы 1000 мм2 дейін жетуі мүмкін. Айта кету керек, өткел ауданы неғұрлым үлкен болса, диод арқылы өтетін тоқ соғұрлым көп болады.

Олардан басқа, p – n өткелінің ауданы өте кішкене  нүктелік (жоғары жиілікті) диодтар бар, бұлардың ауданы 0,1 мм2-ден аз болуы мүмкін. Мұндай диодтар металл инені жартылай өткізгішке қосу арқылы жасалады.

Жартылай өткізгіш диодтар функционалды мақсатына байланысты: түзеткіш, стабилитрондар, импульстық, жарық диодтары, фотодиодтар және т. б. Болып бөлінеді.

Түзеткіш жартылай өткізгіш диодтар айнымалы тоқты тұрақты тоққа айналдыру үшін қолданылады. Жоғарыда айтылғандай, олар p-n өткелінің үлкен ауданын құру үшін балқыту және диффузия әдістерімен жасалады, осы әдістермен өткел арқылы үлкен токтардың жүруі қамтамасыз етіледі.

Төменде қарапайым жарты периодты  түзеткіштің схемасы көрсетілген. Кернеудің Uвх оң жарты толқынында V диоды тоқты өзгеріссіз өткізеді, ал шығысындағы Ur кернеуі кірістегі Uвх кернеуіне  тең деп санауға болады. Алайда, кіріс кернеуінің жарты циклі теріс мәнге ие болған кезде, диод кері бағытта қосылады және кіріс кернеуі Uвх  толығымен диодқа түседі, ал резистордағы кернеу токтың болмауына байланысты нөлге тең болады.

 [pic 2]

                   9-1 суреті. Жарты периодты түзеткіш схемасы

Төменгі 9-2 суретте резистордағы кернеудің графигі схемалық түрде көрсетілген.

[pic 3]

           9-2 суреті. Резистордағы кернеу графигі

Вольт-амперлік сипаттама - диод арқылы өтетін тоқтың диодқа түсетін u кернеуімен байланысын көрсетеді. Диодтың вольт-амперлік сипаттамасы (ВАС) төменгі суретте көрсетілген (9-3 суреті.).

[pic 4]

9-3 суреті. Жартылай өткізгіш диодтың ВАС

Айта кету керек, нақты диодтың вольт-амперлік сипаттамасы идеал диодтың сипаттамасына  қарағанда біршама төмен орналасады. Бұл өткелге базаның кедергісі әсер ететіндігіне байланысты.

Графиктен А нүктесінен кейін диодтың вольт-амперлік сипаттамасы түзу сызықты болатындығын көруге болады. Кері тоқ кезінде ВАС көлбеу болады, кері кернеудің жоғарылауымен меншікті заряд тасымалдаушыларының пайда болуы артады (9-4 суреті).

[pic 5]

     9-4 суреті. Диодтың ВАС-учаскелері

       9-4 суретінде  ВАС-тән аймақтар көрсетілген:

- максималды рұқсат етілген тікелей ток Iпр.mах  - диод арқылы тура бағытта өтетін тоқ;

- Uпр.mах  кернеуі-диодтағы максимал тікелей бағыттағы кернеуі, ол максимал тікелей тоқ кезінде диодтағы кернеу;

- ең жоғары рұқсат етілген кері кернеу Uобр.mах  = (3/4) Uэл.проб  -бұл кері кернеу, ол  кері қайтарылмайтын бұзылуды тудырмайды;

- кері ток Iобр.mах  - бұл ең жоғары рұқсат етілген кері кернеу кезіндегі тоқ.