VGTU
TUNELINIO DIODO TYRIMAS
Laboratorinio darbo ataskaita
Atliko: 2008 m. balandžio 23 d.
Darbo tikslas.
Išnagrinėti puslaidininkinių diodų klasifikaciją, sandarą, veikimą, charakteristikas ir parametrus. Išmokti matuoti tunelinių diodų voltamperines charakteristikas (VACH) ir parametrus.
1 pav. Matavimo grandinė
Darbo užduotys
Susipažinti su matavimo prietaisais ir laboratoriniu maketu.Maksimali tiriamo diodo srovė Imax yra 10 mA
Sujungti 1 paveiksle parodytą matavimo grandinę.
Išmatuoti tunelinio diodo VACH tiesioginę šaka. Rasti VACH ekstremumų taškus. Taip pat išmatuoti įtampą U’ , kai I’ = 0,6Imax.
Išmatuoti tunelinio diodo VACH atbulinę šaką.
Matavimo rezultatus surašyti į 1 ir 2 lenteles. Lentelėje pažymėti VACH ekstremumų taškus. Nubraižyti tunelinio diodo VACH, pažymėti ekstremumų taškus U1,I1,U2 ir I2.
Pakartuoti tunelinio diodo VACH tiesioginės šakos matavimą, kai lygiagrečiai diodui įjungtas 27 Ohm rezistorius R 3. Tunelinio diodo įtampa turi neviršyti U’. Rasti tekančią per tunelinį diodą srovę ID : ID = I-U/R,čia U ir I voltmetro ir miliampermetro parodymai; R rezistoriaus R 3 varža. Užpildyti 3 lentelę.
Pagal matavimų ir skaičiavimų rezultatus nubrėžti tunelinio diodo VACHtiesioginę šaką ID(U).
Apskaičiuoti tunelinio diodo neigiamą diferencinę varžą: RD=(U2-U1)/(I2-I1); čia U1,I1,U2 ir I2 – įtampos ir srovės tunelinio diodo VACH ekstremumų taškuose.
Darbo rezultatai
1 lentelė. Tunelinio diodo VACH tiesioginės šakos matavimo rezultatai
2 lentelė. Tunelinio diodo VACH atbulinės šakos matavimo rezultatai
3 lentelė. Tunelinio diodo VACH tiesioginės šakos matavimo rezultatai, kai lygiagrečiai diodui prijungtas 27Ω rezistorius R3
2 pav. Tunelinio diodo voltamperinė charakteristika
3 pav. Lygiagrečiai sujungtų tunelinio diodo ir rezistoriaus VACH tiesioginė dalis (I = f(U)), Tunelinio diodo VACH tiesioginė dalis, kai jam lygiagrečiai prijungtas rezistorius (ID = f(U))
Tunelinio diodo neigiama diferencinė varža:
Išvados:
Iš tunelinio diodo VACH matyti, kad prie jo prijungus atgalinę įtampą, atgalinė srovė sparčiai didėja. Tai vyksta dėl labai plonos PN sandūros: tunelinio efekto elektronai skverbiasi iš P srities į N srities laidumo juostos lygmens virš Fermio lygmens per ploną energijos barjerą. Pradėjus veikti tiesioginei įtampai elektronai skverbiasi iš N srities laidumo juostos donoriniu lygmenų į P srities valentinės juostos neužimtus akceptorinius lygmenis žemiau Fermio lygmens, todėl didėjant įtampai srovė auga, o vėliau staiga silpnėja, nes ima mažėti lygmenų, esančiu prieš neužimtus akceptorinius lygmenys. Minimumo taške tunelinė srovė nebeteka, tačiau tiesioginė sandūros srovė nelygi nuliui. Kylant įtampai difuzinė srovė stiprėja. Taigi VACH yra tunelinės ir difuzinės srovių suma. Tiesioginės šakos dalies tarp ekstremumu diferencialinė varža yra neigiama nes srovei didėjant įtampa mažėja. Dėl šios priežasties tuneliniai diodai naudojami silpnų signalų stiprinimui, generavimui ir impulsų formavimo schemose.
2.