Kerakli asbob va materiallar. Laboratoriya qurilmasi

Yarim o’tkazgichli diodlarni tadqiq qilish

2.1laboratoriya ishi

Kerakli asbob va materiallar.Laboratoriya qurilmasi.

Ishdan maqsad. Kremniyli, germaniyli to‘g‘rilagich diodlarning statik volt-amper xarakteristikalarini (VAX) tekshirish.

Yarimo'tkazgichli diodlarning asosiy ko‘rsatkichlari bilan tanishish.

Nazariy qism

Yarimo'tkazgichli dioddan o‘tgan tokning unga qo'yilgan kuchlanishga bog’liq bo’lgan o’zgarishning volt-amper xarakteristikasi 2.1-rasmda keltirilgan.




2.1-rasm. Har xil uchta harorat uchun yarimo‘tkazgichli

diodning volt-amper xarakteristikasi.r₂i – boshlang’ich holatdan xarakteristika chizig’ning og’ishi.
Agar yarimo'tkazgichning p—sohasiga musbat n —sohasiga manfiy bo’lgan tashqi kuchlanish qo'yilgan bo’lsa, u holda bu kuchlanishning kichik qiymatida undan nisbatan katta toklar o'tishi mumkin. Shuning uchun yarimo'tkazgichning bunday yo'nalishi to’g'ri yoki o'tkazuvchi yo‘nalish deyiladi. Yarimo'tkazgichli diodga teskari qutbli kuchlanish qancha katta qo'yilgan bo'lsa ham undan o'tadigan tokning qiymati juda kichik bo'ladi va bu yo'nalish teskari yo'nalish deyiladi.

Yarimo'tkazgichning p-n turidagi diodga qo'yilgan kuchlanish va tok orasidagi bog'lanish quyidagi formula bilan ifodalanadi:

i=I₀(e^u/Uo-1), (2.1)

bunda, I₀ – teskari to'yinish toki, U_o-xona haroratidagi kuchlanishning harorat koeffitsiyenti, nazariya bo'yicha kT/q_e—26 mV, bunda k-Boltsman doimiysi, T—absolut harorat va q_e –elektronning elementar zaryadi.

Amaliyotda kuchlanishning harorat koeffitsiyenti taxminan 50 mV. U_oning qiymatini volt-amper xarakteristikasidan kuchlanish singari aniqlash mumkin: (e-l)-I₀=l,72∙I_o (2.1- rasmga qarang). Teskari to'yinish toki (I_o) va U_o –kuchlanish harorat ortishi bilan ortadi. U_o ni ortishi (2.1) formuladan, I₀ ni o'zgarishi quyidagi ifodadan aniqlanadi:

I₀=I_xe^-vx/v (2.2)

bunda, I_x va yarimo'tkazgichli diodning doimiylik koeffitsiyenti. Volt-amper xarakteristikasidan ko'rinib turibdiki, volt-amper xarakteristikasi harorat o'zgarishiga jiddiy bog'liq ekan.

1. 
   Formulani differensiallab, difierensial o'tkazuvchanlik yoki differensial qarshilikni aniqlash mumkin:
   

g_d=di/du=(I₀/U₀)e^u/Uo (2.3)

R_d=du/di=(U₂/I₀)e^u/Uo (2.4)

1. 
   va (2.3) formulalardan quyidagi ifoda yoziladi:
   

g_d=(i₀+I₀)/U_o (2.5)

5. 
   ifodadan ko'rinadiki, yarimo‘tkazgichli diodning o'tkazuvchanligi qiymati kichik bo’lgan I₀ tokdan tashqari undan oqib o'tayotgan tokning kattaligiga ham bog'liq ekan.
   

2.1-rasmda keltirilgan volt-amper xarakteristikalardan amaliyotga eng yaqini.

Laboratoriya qurilmasining tuzilishi.

Qurilma germaniyli (D7J turidagi), kremniyli (KD213A turidagi) to‘g‘rilagich diodlaming VAXini to‘g‘ri va teskari ulanishi bo'yicha tekshirishga imkon beradi.

2.2-rasmda yarimo‘tkazgichli diodlarning to‘g‘ri va teskari ulanish bo‘yicha ishlashini tadqiq qiluvchi sxemasi keltirilgan. Sxemada tok manbai (TM) hamda kuchlanish manbalari (KM) bor, tok va kuchlanishlarni berilgan chegarada o‘zgartirish uchun R1 va R2 o‘zgaruvchan qarshiliklar o‘rnatilgan. Tok va kuchlanishlarni o‘lchash uchun o‘lchash asboblari o‘rnatilgan alohida qurilmadan foydalaniladi. Qurilmani ishga tushirish va o‘chirish uchun kommutativ tumblyoridan foydalaniladi.





2.2-rasm.Yarimo‘tkazgichli diodning ishlashini tadqiq qiluvchi sxema:

a) tog‘ri ulanish; b) teskari ulanish.

Ish vazifasi

1. 
   Har bir boshqarish organini va o‘lchash asboblarining vazifasini diqqat bilan o‘rganing.
   
2. 
   Kommutativlar o‘chirilgan(OTKЛ) holatiga, o‘zgaruvchan qarshilikning chap oxirgi holatini (min) chegaraga o‘rnating.
   
3. 
   Yarimo'tkazgichli diodning to‘g‘ri ulanish sxemasiga shkalasi (0-50) mV li voltmeter hamda shkalasi (0-50) mA li ampermetrlarni 2.2-a rasmdagi sxemasi bo‘yicha ulang.
   
4. 
   Tumblerni yoqish(BKЛ) holatiga keltiring. Bu holatda PR saqlagichining yonidagi sezdirgich (lampa) nurlanishi kerak.
   

5. 
   Kremniyli, germaniyli diodlarning VAX to‘g‘ri ulangandagi xarakteristikasini oling.
   
6. 
   Kremniyli, germaniyli diodlarning VAX teskari ulangandagi xarakteristikasini oling.
   

Ishni bajarish bo'yicha uslubiy ko'rsatmalar

O'lchash natijalarini yozib qo'yish uchun jadval namunalari. Diodning to‘g‘ri ulanish xarakteristikasini olish uchun jadval.

2.1-jadval

I bgn(mhgg(fkfmmm(kj(((mA)	0	5	10	15	20	25	30
U(mV) (mV)

Diodning teskari ulanish xarakteristikasini olish uchun jadval.

2.2-jadval

U(V)	0	5	10	15	20	25	30
1(V)

1. 
   Kremniyli, germaniyli diodning to‘g‘ri ulanishi bo'yicha xarakteristikasini olish.
   

Buning uchun 2.2-a rasmdagi sxemadan foydalaniladi kommutativ tumblerni “Вкл” holatiga qo‘yish kerak, natijada nurlanuvchi indicator lampa yonadi. (0-50) mV, (0-20) mA shkalali ampermetr, milliampermetr va voltmetrlarni 2.2-a rasmdagi sxemada ko‘rsatilgan KT1, KT2, КТЗ, KT4 nazorat nuqtalariga ulang. Keyin esa R1 qarshiligi orqali manba tokini bir tekisda o‘zgartirib, diodning to‘g‘ri ulanishdagi tok va kuchlanishlari xarakteristikalarini qayd eting. VAX olish uchun 7-8 nuqta kifoya. Olingan natijalarni jadvalga kiriting va sxemani o‘z holatiga keltiring.

2. 
   Kremniyli, germaniyli diodning teskari ulanishi bo'yicha xarakteristikasini olish.
   

Buning uchun 2.2-b rasmdagi sxemadan foydalanib kommutativ tumbler “Вкл” holatiga o'tkazing. (0-50) mV, (0-20) mA shkalali o‘lchash asboblarini 2.2-b rasmda keltirilgan KT5, KT6, KT7, KT8 nazorat nuqtalariga ulang. Keyin esa R2 qarshiligi orqali manba kuchlanishini bir tekisda o'zgartirib, diodning teskari ulanishdagi tok va kuchlanishlarning xarakteristikasini qayd eting. Olingan natijalarni jadvalga kiriting va sxemani o‘z holatiga keltiring.

3.Olingan natijalar bo‘yicha VAX ning grafiklarini chizing.

Hisobot mazmuni

1. 
   Laboratoriya ishining bayoni.
   
2. 
   O‘lchash jadvallari.
   
3. 
   O‘lchash natijalari jadvali.
   
4. 
   Diodlarning VAX grafiklari.
   
5. 
   Tekshirilayotgan va boshqa yangi diodlar haqidagi ma’lumotlar.
   

Nazorat uchun savollar

1. 
   Yarimo‘tkazgichli diod qanday tuzilgan?
   
2. 
   p-n o‘tish joyi nima va uning qanday xususiyatlari bor?
   
3. 
   Yarimo'tkazgichli diodlar o‘z vazifalari bo‘yicha qanday turlarga bo‘linadi?
   
4. 
   Diodning volt-amper xarakteristikasi deb nimaga aytiladi va u laboratoriyada qanday olinadi?
   
5. 
   Yarimo‘tkazgichli diodlar qanday materiallardan ishlab chiqariladi?
   
6. 
   Yarimo'tkazgichlarda xususiy teshik va elektron o'tkazuvchanligi tushunchalari nimani bildiradi?
   
7. 
   p-n o‘tish joyi volt-amper xarakteristikasining tenglamasini yozing, uning amaliy diod xarakteristikasining farqi qanday?
   
8. 
   Kremniyli, germaniyli diodlar VAX va ko‘rsatkichlari nima bilan farq qiladi va nima sababdan?
   
9. 
   p-n o‘tish joyi kengligi nima, u berilgan kuchlanish qiymati va ishorasi bilan qanday bog‘langan?
   

10.Yarimo'tkazgichli diodlar qanday asosiy ko'rsatkichlari bilan tavsiflanadi?

11.Quyidagi tushunchalar nimani bildiradi: diodning o‘zgarmas tok bo‘yicha qarshiligi, o‘zgaruvchan tok bo'yicha qarshiligi. Differensial qarshilik nima?

12.To‘g‘rilagich diodlarining ishlatilish qoidalarini aytib bering.

Adabiyotlar

1. 
   Горбачёв Г.Н., Чаплыгин E.E. “Промышленная электроника” /Под ред. Лабунцова В.А., М.: «Энергоатомиздат», 1988.
   
2. 
   “Полупроводниковые приборы: диоды, теристоры, опто-электронные приборы” Справочник/Брюков А.В., Гицкевич А.А. и др.: Под общ. ред. Горюнова Н.Н. — М.: «Энергоатомиздат», 1984.
   
3. 
   Викулин А.К., Стафеев В.И., “Физика полупровод­никовых приборов” — М., «Радио и связь», 1990.
   

Гусев В.Г., Ю.М., “Электроника” — М., “Высшая школа”, 1991.