Алматы 2021 г Қазақстан республикасының білім және ғылым министрлігі

СӘТБАЕВ УНИВЕРСИТЕТІ

ЭТжҒТ кафедрасы

Лабараториялық жұмыс-1

Оқытушы: Марксұлы Сұнғат

Студент: Майданов Абзал

Мамандығы:Ақпараттық қауыпсыздық

ЖАРТЫЛАЙ ӨТКІЗГІШ ДИОДТАРДЫ ЗЕРТТЕУ
Жұмыс мақсаты: жартылай өткізгіш диод параметрлерін зерттеу және оның вольтамперлік сипаттамасын құру
Аспаптар мен элементтер

Атауы	Графикалық суреті
Функционалдық генератор
Мультиметр
Осциллограф
Тұрақты кернеу көзі
Диод 1N4001
Резисторлар
Амперметр
Вольтметр

1.1 Теориялық мәліметтер

ЭҚК әртүрлі шамадағы кернеу көздерінің резисторы арқылы оған қосылған кезде диодтағы кернеуді өлшей отырып, диод тогын өрнектеу бойынша анықтауға болады:

Е - қуат көзінің кернеуі,

U_пр - тікелей бағыттағы диодтағы кернеу.

Сол схемадағы диодтың қосылу полярлығын өзгертіп (1-сурет), сол әдістеме бойынша және кері бағытта диод ВАС ажыратуға болады
I_об= (E – U_об)/R, (1.2)
мұндағы I_об - кері бағыттағы диод тогы,

U_об - кері бағыттағы диодтағы кернеу

1.1 Сурет - Ток пен кернеу арқылы схема жинау.

1-суретте бейнеленген схеманы жинап, осы құралдардың таблоларындағы ток пен кернеуді бірден көруге болады. Вольт амперлік сипаттама (ВАС) қоректену көзі кернеуінің өзгеруі есебінен әртүрлі токтардың өтуі кезінде диодтағы кернеуді өлшеу жолымен алынуы мүмкін.

Осциллограф экранында тікелей бақылай отырып, ВАС-ны тез және ыңғайлы зерттеуге болады (1.2-сурет). Бұл жағдайда нүктенің координатын осциллографтың көлденең осі бойынша кернеуге қосу, ал тік Ток бойынша - диод арқылы пропорционалды болады. R2=1 Ом резистордағы вольттердегі кернеу сан жағынан ампердегі диод арқылы токқа тең болғандықтан (I=U/R=U/1=U), тік ось бойынша ток мәнін тікелей есептеуге болады. Егер осциллографта В/А режимі таңдалса, онда диод (в арнасы) арқылы токқа бара - бар шама тік ось бойынша, кернеу (а арнасы) - көлденең ось бойынша қойылады. Бұл осциллограф экранында вольтамперлік сипаттама алуға мүмкіндік береді.

1.2 Сурет - нүктенің координатын осциллографтың көлденең осі бойынша қосу
Осциллографтың көмегімен ВАС диодты алған кезде А арнасына диодтағы нақты кернеудің орнына диод кернеуінің және резистордағы 1 Ом кернеуінің сомасы беріледі. Осыған байланысты қате аз болады, себебі резистордағы кернеудің төмендеуі диодтағы кернеуден әлдеқайда аз болады.

Диодтың сызықсыз болуына байланысты оны сызықтық резистор ретінде кедергінің шамасымен сипаттауға болмайды. Диодтағы кернеудің статикалық кедергі деп аталатын u / I арқылы токқа қатынасы ток шамасына байланысты. Бір қатар қолдануларда диод тогының маңызды тұрақты құраушысына шағын айнымалы құрауыш салынады. Бұл жағдайда du/dI дифференциалды (немесе динамикалық) кедергісі қызығушылық білдіреді. Динамикалық кедергі шамасы сипаттамадағы жұмыс нүктесін анықтайтын диод тогының тұрақты құраушысына байланысты болады.

1.2 Эксперимент жүргізу тәртібі

Барлық өлшеулердің, есептеулердің және осциллограммалардың нәтижелерін тиісті бөлімге енгізу.

Сызбаны 1 суретіне сәйкес жинаңыз. Қоректендіруді қосқан кезде вольтметр Uпр диодындағы кернеуді тікелей ығысқанда көрсетеді. Амперметр тура жылжу кезінде Іпр диодында токтың мәнін көрсетеді. Диодты бұрып, қайтадан схеманы іске қосыңыз. Енді вольтметр кері жылжу кезінде uоб диодындағы кернеуді, ал амперметр – Іоб көрсетеді. Формулаларға сәйкес тура және кері ығысу кезінде диод тогын есептеңіз.

Тікелей және кері байланыс кезінде диод кедергісін омметр режимінде мультиметрді қолдана отырып өлшеңіз. Кіші қарсылық мәндері тікелей қосылымға сәйкес келеді, олар омметрдің әр түрлі шкалаларына әр түрлі.

1) ВАС түзу тармағы. Сызбаны 1 суретіне сәйкес жинаңыз. Сызбаны қосыңыз. 5В, 4В, 3В, 2В, 1В, 0.5 В, 0В мәндерін тізбектей 5В, 4В, 3В, 2В, 1В, 0.5 в, 0В тең етіп орната отырып, uпр және Іпр диод тогының мәндерін жазыңыз.

2) ВАС кері тармағы. Диодты бұраңыз. 2.ток және кернеу мәндерін uоб жазыңыз.

3) алынған деректер бойынша Іпр (Uпр) және Іоб (Uоб) кестелерін құрыңыз.

4) Іпр = 4 мА кезінде ВАС графигіне жанасымды тік тармақтарды құрыңыз және жанасудың еңістігі бойынша диодтың дифференциалды кедергісін бағалаңыз. Осы процедураны Іпр= 0.4 мА және Іпр= 0.2 мА үшін жүргізіңіз.

5) тұрақты токтағы диод кедергісін анықтаңыз.

1.2 суретіне сәйкес сызбаны жинаңыз. Сызбаны қосыңыз. Осциллограф экранында пайда болған ВАС көлденең ось бойынша милливольттердегі диодтағы кернеу (а арнасы), ал тік бойынша - миллиампердегі ток есептеледі (в, 1 мВ арнасы 1 мА сәйкес келеді).

1.3 эксперимент нәтижелері

Эксперимент 1-диод арқылы кернеу мен токты өлшеу

Диодтағы кернеулер мен токтарды өлшеп жазыңыз:

Тікелей жылжу кезіндегі кернеу, Кері жылжу кезіндегі кернеу, Тікелей жылжу кезіндегі Ток, Кері жылжу кезіндегі Ток, Есептелген токтар: Тікелей жылжу кезіндегі Ток, Кері жылжу кезіндегі Ток,

Uпр =1.4998B Uоб =10B Iпр =0.085A Iоб =0A Iпр = 85mA Iоб = 0A

2 Эксперимент-диодтың статикалық кедергісін өлшеу

Тура ығысу кезінде диод кедергісі R_пр= 150MOm

Кері жылжу кезінде диод кедергісі R_об= 0.01Om
3 Эксперимент-диод вольтамперлік сипаттамасын алу

Токтар мен кернеуді есептеңіз және жазыңыз.

1) ВАС түзу тармағы. 2) ВАС кері тармағы.
1.1 Кесте Түзу және кері тармақтағы ток мәндері

E, B	Uпр, мВ	Iпр, мА
5	1.338	3.658
4	1.315	2.682
3	1.267	1.731
2	0.999	1.000
1	0.499	0.499
0.5	0.249	0.499
0	0.000	-0.000
E, B	Uоб, мВ	Iоб, мА
0	0	-0
5	2.499	2.499
10	4.998	4.998
15	7.496	7.496

Кері сызықты ВАС

при I_пр = 4мА R_диф = U/I=340.5

при I_пр = 0.4мА R_диф = U/I=28.2

при I_пр = 0.2мА R_диф = U/I=152.5

Жартылай өткізгіштер-бұл өткізгіштер мен өткізгіштердің қасиеттерін біріктіретін заттар.

Жартылай өткізгіш қалыпты жағдайда белгілі бір мөлшерде ток өткізеді немесе мүлдем өткізбейді. Бірақ олардың температурасы өзгерген кезде ол зарядтарды өте жақсы өткізе бастайды.

Мұндай материалдарға: кремний, германий, селен, түрлі химиялық заттардың қоспалары жатады.

Жартылай өткізгіштер электроникада кеңінен қолданылады. Олар радио бөлшектерін өндіруде қолданылады: транзисторлар, диодтар, тиристорлар және басқалар.

Жартылай өткізгіштердің құрылымы

N типті жартылай өткізгіштерде теріс зарядты өткізетін электрондардың артық мөлшері бар. P типті жартылай өткізгіштер электрондардың жетіспеушілігін сезінеді, бірақ оң зарядты алып жүретін тесіктердің (электрондар үшін бос орындар) артық болуы.

Көптеген бос электрондары бар өткізгіштерден және іс жүзінде жоқ оқшаулағыштардан айырмашылығы, жартылай өткізгіштерде аз мөлшерде бос электрондар және бос электрондар қалдырған тесіктер (ақ шеңбер) болады. Тесіктер де, электрондар да электр тогын өткізеді.