+3 8(066) 185-39-18
fПредмет:
Тип роботи:
Навчальний посібник
К-сть сторінок:
142
Мова:
Українська
в n-напівпровідник). Це приводить до швидкого зростання зворотного тунельного струму із збільшенням зворотної напруги (ділянка ОД, рис. 8. 5. 5). Таким чином, вольт-амперна характеристика тунельного діода суттєво відрізняється від аналогічної характеристики звичайного діода. Вольт-амперна характеристика тунельного діода зображена на рис. 8. 5. 5.
Рис. 8. 5. 4
Наявність ділянки АВ вольт-амперної характеристики з від'ємним диференціальним опором забезпечує використання тунельних діодів для генерації і підсилення електромагнетних хвиль При не дуже сильному виродженні ( ) прямий тунельний струм може бути відсутнім, але зворотний струм при цьому значний, що дозволяє використання тунельних діодів для детектування високочастотних електромагнетних коливань.
Рис. 8. 5. 5
Характерне значення струмів в тунельному діоді складає одиниці міліампер, а напруга – біля одного вольта. При цьому від'ємний диференціальний опір досягає десятків Ом, а ємність – від одиниці до десяти мікрофарад. У даній лабораторній роботі досліджується вольт-амперна характеристика тунельного діода ГІ103.
Електрична схема вимірювальної установки подана на рис. 8. 5. 6.
Рис. 8. 5. 6
Порядок виконання роботи
1. Установити границі вимірювальних приладів на 20 мА для міліамперметра і 1, 5 В – для вольтметра. Перемикачі П1, П2, П3 поставити в положення «Пр».
2. Змінюючи напругу через кожні 0, 01 В записати в таблицю відповідні їм значення прямого струму.
При деякій характерній для кожного типу діода напрузі (0, 060, 07 В) спостерігається стрибкоподібна зміна напруги до величини 0, 60, 7 В. При цьому дещо зменшиться величина прямого струму. Збільшуючи величину напруги до 1, 0 В легко одержати точки для побудови ділянки АВ характеристики (рис. 8. 5. 7)
3. Шляхом зменшення напруги в зворотному напрямку від точки В (рис. 8. 5. 7) можна досягти точки С. Після цієї точки напруга знову стрибкоподібно зменшиться з переходом до точки Д. Всі виміри занести до таблиці.
4. Виконані вимірювання дозволяють побудувати ділянки ОМ і СВ вольт-амперної характеристики. З'єднавши точки М і С пунктирною лінією, схематично добудуємо ділянку характеристики з від'ємним диференціальним опором.
Рис. 8. 5. 7
5. Змінивши полярність зовнішньої напруги перемикачем П1 а також полярність вольтметра і міліамперметра, переключивши при цьому перемикачі П2 і П3 в положення «Зв», виміряти значення зворотного струму через кожні 0, 01 В. Результати вимірювань занести до таблиці.
6. Побудувати за даними вимірювань вольт-амперну характеристику тунельного діода згідно з рис. 8. 5. 7.
7. Зробити висновки про точність вимірювань.
Контрольні запитання
1. Власна провідність напівпровідників відносно зонної теорії.
2. Домішкова провідність напівпровідників.
3. Як працює р – n – перехід в тунельному діоді при створенні зовнішньої різниці потенціалів для:
а) випадку прямого включення;
б) випадку зворотного включення.
4. Розподіл електронів за енергіями Фермі-Дірака і його характеристика. Енергія Фермі.
5. Тунельний ефект і його використання.
Лабораторна робота № 8. 6 ВИВЧЕННЯ ПРИНЦИПУ РОБОТИ І ЗНЯТТЯ ХАРАКТЕРИСТИК БІПОЛЯРНОГО ТРАНЗИСТОРА
Мета роботи: вивчити власну і домішкову провідність напівпровідників; контакт електронного і діркового напівпровідників.
Прилади і матеріали: змонтована установка з необхідними електровимірювальними приладами і транзистором.
Теоретичні відомості
Біполярний транзистор – напівпровідниковий прилад, який має два р-n-переходи. Схематично будову такого транзистора показано на рис. 8. 6. 1.
Рис. 8. 6. 1
Виготовляються транзистори із пластинок кремнію або германію, в яких створюються шляхом напилення три області з різною електропровідністю. Тип провідності центральної зони, яка називається базою, іншого типу провідності крайніх областей, які називаються емітером і колектором. Якщо база має провідність р-типу, то колектор і емітер мають провідність n-типу. Такого виду транзистор належить до n-р-n-типу. Широко використовуються також транзистори р-n-р-типу, база яких має електронну провідність.
В залежності від напруги на р-n-переходах транзистор може працювати в трьох режимах: активному, якщо на емітерному переході пряма напруга, а на колекторному – зворотна; режим відсікання – при зворотних напругах на обох р-n-переходах; режим насичення – при прямих напругах як на емітерному, так і на колекторному переходах. Активний режим роботи транзистора є основним і використовується для створення більшості підсилювачів і генераторів електромагнетних коливань.
Розглянемо роботу транзистора n-р-n-типу в активному режимі без навантаження, коли ввімкнені лише джерела постійних напруг так, як показано на рис. 8. 6. 2, в цьому випадку напруги U10, 1 В і U21, 0 В.
Рис. 8. 6. 2
де - напруги відповідно між колектором і емітером, колектором і базою, базою і емітером. Оскільки , то . Пряма вхідна напруга приводить до зменшення висоти потенціального бар'єра на емітерному переході, внаслідок чого зростає дифузійний струм і електрони із емітера переходять в область бази. Електрони, які є в області бази неосновними носіями, за рахунок теплового руху досягають колекторного переходу. В області колекторного переходу ці електрони під дією поля зовнішнього джерела створюють колекторний струм іК.
Деяка кількість електронів,