Тема: Дослідження тунельного діоду 1 Мета роботи: Вивчення принципу дії і особливостей роботи тунельного діоду,побудова ВАХ та визначення його параметрів. 2Обладнання: лабораторний макет. 3Схема дослідження:  Рис.1 4 Основні теоретичні положення: Тунельний діод – це напівпровідниковий діод, в якому носії переходять через p-n перехід внаслідок тунельного ефекту і в ВАХ яких є ділянка з негативним диференційним опором. Тунельні діоди виготовляють з германію, арсеніду галію та антимоніду галію з високою концентрацією домішок (вироджені напівпровідники). Це дозволяє одержати дуже вузький p-n перехід. Найбільше використовують германієві тунельні діоди. Принцип дії тунельного діоду –базується на тунельному ефекті. Основна характеристика тунельних діодов - вольтамперна характеристика (ВАХ). Робоча ділянка (АБ) – на цій ділянці p-n перехід надає змінному струму деякий від′ємний опір. Рис.2 Оскільки тунельний струм не пов'язаний з порівняно повільними процесами дифузії і дрейфу електронів, тунельні діоди є практично безінерціонними приладами. Тунельний діод не має властивості односторонньої провідності. Робочим для тунельних діодів є пряме включення. Застосовуються тунельні діоди: у перемикачах; підсилювальних і генераторних схемах НВЧ діапазону. Тому що тунельні діоди працюють при низьких робочих температурах, вони потребують високостабільних джерел живлячих напруг. Різновидом тунельних діодів є обернуті діоди – це тунельні діоди, у яких максимум струму на прямій гілці ВАХ або незначний або повністю відсутній. Провідність обернутих діодів у області малих напруг при зворотній напрузі вища, ніж в прямої. Основні параметри тунельних діодов: - піковий струм Iп – прямий струм в точці максимуму вольтамперной характеристики; - струм западини Із – прямий струм в точці мінімуму вольтамперной характеристики; - напруга піку Uп – пряма напруга, відповідна піковому струму; - напруга западини Uз – пряма напруга, відповідна мінімальному струму; - напруга розчину Uрр. – пряма напруга на другій висхідній гілці при струмі, рівному піковому; - ємність діоду Сд –сумарна ємність переходу і корпусу діода при заданій напрузі зміщення. 5 Послідовність виконання роботи: 5.1 Зняття ВАХ Для зняття залежності І = f(U), необхідно змінювати напругу, підключену до тунельного діоду, та стежити за зміною струму (рис.1). Показники знімають при включеній в схему резисторів R′2, R′′2, R′′′2 (не менше 5 точок для кожного резистора). Дані вимірювань занести у таблицю. Таблиця. R = 80 Ом | R = 100 Ом | R = 36 Ом | U (мВ) | І (мА) | U (мВ) | І (мА) | U (мВ) | І (мА) | | | | | | | 5.2 Побудова ВАХ За результатами вимірювань (таблиця) побудувати графік ВАХ (на міліметровому папері). 5.3 Визначення основних параметрів тунельного діоду За ВАХ визначити: Іп; Із; Uп; Uз; Uрр; (-Rд)сер. (-Rд)сер = ∆U/∆I = (Uз – Uп)/ (Iз – Іп), значення напруг та струмів, що входять у формулу, визначають за графіком ВАХ тунельного діоду. 6 Зміст звіту: 6.1. Тема та мета роботи; 6.2. Схема дослідження. 6.3. Обладнання. 6.4. Результати вимірювань (таблиця). 6.5. Графік ВАХ (на міліметровому папері). 6.6. Розрахунок та визначення основних параметрів тунельного діоду. 6.7. Висновки. Розшифрувати маркування дослідженого тунельного діоду. 7 Контрольні питання: 7.1. Принцип дії тунельного діода. 7.2. Яки матеріали використовують для виготовлення тунельного діода? 7.3. Умовне графічне зображення тунельного діода. 7.4. Як тунельний діод вмикається у схемі відносно навантаження? 7.5. Приведіть ВАХ тунельного діоду та поясніть фізичні процеси , що визначають форму характеристики на різних ділянках. 7.6. Назвіть недоліки і переваги тунельних діодів. 7.7. Основні параметри тунельного діода. 7.8. Де застосовуються тунельні діоди? 7.9. Що таке обернуті діоди? 8 Література: 8.1 Васильєва Л.Д., Медеведенко Б.І., Якименко Ю.І. «Напівпровідникові прилади»: Підручник . – К.: ІВЦ «Видавництво «Політехніка»», 2003. – 388 с. 8.2 Ю.П. Колонтаєвський, А.Г. Сосков, “Промислова електроніка та мікросхемотехніка: теорія і практикум.».- К.: «Каравела», 2004. – 368 с. 8.3 В.Ю. Лавриненко, «Справочник по полупроводниковым приборам. 10-е изд., перераб. И доп. – К.: Техника, 1984. – 424 с. 8.4 Мілих В.І., Шавьолкін О.О. Електротехніка, електроніка та мікропроцесорна техніка: Підручник. За ред.. В.І. Мілих. – К.: Каравела, 2007. – 688 с. 8.5 Конспект лекцій. ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 4 |