Исследование явления электрического пробоя p-n перехода

Цель работы: изучение вольтамперной характеристики электрического пробоя p-n перехода, определение параметров пробоя.

Схемы для снятия вольтамперной характеристики стабилитрона при прямом (a) и обратном (б) включении:

Паспортные данные исследуемых приборов:

КС447А кремниевый, средней мощности.

• · Минимальное напряжение стабилизации 4 В
• · Номинальное напряжение стабилизации — 4,7 В
• · Максимальное напряжение стабилизации — 5,3 В
• · Ток стабилизации стабилитрона — 30 мА
• · Температурный коэффициент напряжения стабилизации стабилитрона — -0,08%/С
• · Временная нестабильность напряжения стабилизации стабилитрона ±1,5 мкс электрический пробой вольтамперный
• · Дифференциальное сопротивление стабилитрона30 Ом
• · Минимально допустимый ток стабилизации стабилитрона 3 мА
• · Максимально допустимый ток стабилизации стабилитрона 159 мА
• · Прямая рассеивая мощность 1 Вт
• · Рабочий диапазон температуры -60…+ 100о

КС510А кремниевый, планарный, средней мощности.

• · Минимальное напряжение стабилизации 8,2 В
• · Номинальное напряжение стабилизации — 10 В
• · Максимальное напряжение стабилизации — 11 В
• · Ток стабилизации стабилитрона — 5 мА
• · Температурный коэффициент напряжения стабилизации стабилитрона — 0,1%/С
• · Временная нестабильность напряжения стабилизации стабилитрона ±1,5 мкс
• · Постоянное прямое напряжение 1 (50) В
• · Дифференциальное сопротивление стабилитрона 200 Ом
• · Минимально допустимый ток стабилизации стабилитрона 1 мА
• · Максимально допустимый ток стабилизации стабилитрона 79 мА
• · Прямая рассеивая мощность 1 Вт
• · Рабочий диапазон температуры −60…+100о

Результаты измерения стабилитрона КС447А при прямом включении:

Таблица 1.

Результаты измерения диода КС510А при прямом включении:

Таблица 2.

Результаты измерения стабилитрона КС447А при обратном включении:

Таблица 3.

Результаты измерения стабилитрона КС510А при обратном включении:

Таблица 4.

Рис. 1. Вольтамперные характеристики исследуемых стабилитронов при прямом включении:

Рис. 2. Вольтамперная характеристика исследуемых стабилитронов при обратном включении:

Рассчитаем дифференциальное сопротивление и коэффициент стабилизации стабилитрона КС447А около рабочего тока в точке A (рис. 2).

I=-40mA Uст=-4,4 B.

R=.

Kст=.

Рассчитаем дифференциальное сопротивление и коэффициент стабилизации стабилитрона КС510А около рабочего тока в точке B (рис. 2).

I=-30mA Uст=-9,4 B.

R=.

Kст=.

Вывод: В данной лабораторной работе я изучила вольтамперную характеристику электрического пробоя p-n перехода, определила параметры двух кремниевых стабилитронов КС447А и КС510А. Собирали схему для того чтобы снять ВАХ-ки стабилитронов при прямом и обратном включении. Построила графики зависимости I (U).

После снятия ВАХ, используя графики, я определила значения тока ДI и соответствующего ему напряжения ДU и по формуле R=нашла значения дифференциального сопротивления для стабилитронов при обратном включении. Также с помощью формулы Kст= рассчитала коэффициенты стабилизации стабилитронов При обратном включении:

• 1)Для стабилитрона КС447А: R=6,6 Oм, Кст=0,04
• 2)Для стабилитрона КС510А: R=10 Ом, Кст=0,02

Все полученные значения удовлетворяют паспортным данным, используемых стабилитронов. Дифференциальное сопротивление стабилитрона КС447А может достигать до 30 Ом, а КС510А до 200 Ом. КС447А получили значение Uст=4,4 В, которое входит в область допустимых значений, а для стабилизатора КС510А составляет Uст=9,4 В В стабилитроне КС447А наблюдается туннельный пробой, а лавинный пробой можно увидеть в стабилитроне КС510А. Потому что туннельный пробой возникает обычно в приборах с узким p-n-переходом, где при сравнительно невысоком обратном напряжении (до 5 В) создается большая напряженность электрического поля. А лавинный пробой возникает в полупроводниках у которых большая ширина p-n перехода и сравнительно высокое обратное напряжение (от 7 В).