Файл: Исследование полупроводникового кремниевого диода Выполнили Паршаков Андрей, Майер Артур, ученики9 б класса.docx

(См. приложение №1).

2.Опыт №2 (односторонняя проводимость диода).

Цель: На опыте подтвердить одностороннюю проводимость диода.

Оборудование: диод, соединительные пластины, лампочка, источник тока (батарейки).

(См. приложение №2).

Вывод: При подключении диода p к +, n к – лампочка горит, а если подключить наоборот – лампочка не горит.

3. Опыт №3 (прямое подключение)

Цель: Создать и проанализировать вольт-амперную характеристику полупроводникового диода.

Схема цепи: См. приложение №3.

Оборудование: В качестве источника питания используется платформа, подключаемая к USB-порту компьютера. Переменный резистор R₁ и переменный резистор R₂=10 Ом соединенные последовательно и используются для изменения напряжения, приложенного к диоду VD, а резистор сопротивлением R₃ = 200 Ом ограничивает ток через диод и используется для определения этого тока. Измерение напряжений на диоде и резисторе осуществляется с помощью двухканального осциллографического датчика напряжения, при этом величина тока рассчитывается на основе закона Ома по измерению напряжения на резисторе R₃.

Ход работы:

1. 
   Соберите экспериментальную установку по схеме:
   

2. 
   Для того, чтобы начать собирать схему, нужно: установить платформу подключаемую к USB-порту компьютера.
   
3. 
   На схеме знаком R₁обозначен переменный резистор (он служит для изменения напряжения). Его нужно подсоединить к USB-порту последовательно.
   
4. 
   Знаком R₂ обозначен резистор, сопротивление которого равно 10 Ом. Его нужно подключить последовательно к ключу и переменному резистору.
   
5. 
   Диод и резистор R₃соединяются последовательно.
   
6. 
   Диод и резистор присоединяются параллельно к точкам минуса на резисторе R₂, а вывод резистора R₃ присоединяется к реостату.
   
7. 
   Подключаем осциллографический датчик напряжения с красной меткой к диоду, а с синей меткой к резистору R₃ и подключаем осциллограф в USB-порт компьютера.
   
8. 
   После включения компьютера запустите программу «НауЛаб», выберите раздел «Физика». На панели устройств выберите сценарий проведения эксперимента «Изучение свойств полупроводникового диода»
   
9. 
   Запустите измерения, не замыкая ключа, и получите на экране осциллограммы напряжения, которые будут использованы при построении вольтамперной характеристики диода в качестве нулевой точки.
   
10. 
    Вызовите на экран желтый вертикальный маркер, обратите внимание на измеренные значения напряжения и поочередно нажмите красную и синюю кнопки «+» в правом верхнем углу экрана.
    
11. 
    Подаем напряжения при помощи реостата и в результате получаем таблицу для построения графика.
    
12. 
    Первое измерение проводить при разомкнутом ключе.
    
13. 
    Последние измерение реостате сделать до щелчка
    
14. 
    Продолжите измерения и запись данных в таблицу.
    

---

Результаты: При правильной сборке у нас получится такая таблица и график.





Вывод: При правильной сборке и соблюдении полярностей, можно получить правильный график зависимости отношения силы тока к напряжению диода. Диод пропускает ток не сразу, на участке от 0В. до 0,370В. его практически нет. При напряжении 0,370В. ток начинает увеличиваться и достигает максимального значения 7,53 мА. при напряжении 0,603В.

4. Опыт №4 (обратное подключение)

Цель: Проанализировать вольт-амперную характеристику.

Цель опыта: Проверить прохождение тока при обратном подключении диода.



При обратном смещении значение тока как вычислимо, так и измеренное равно нулю.

Вывод: При обратном подключении диода тока, нет.

5. Опыт №5 (проблемы эксперимента)

1) Изменение напряжения малыми значениями (меньше 0,5В.)





Объяснение:

2) Диод был включен в сеть в течение 20-30 минут.





Объяснение:

6. Опыт №6 (проверка совпадений результатов при измерении напряжении и силы тока)

Цель: проверить значения напряжения и силы тока при малом изменении напряжения с помощью мультиметра и сравнить с табличными значениями осциллографического датчика.

Оборудование: Используем тоже оборудование, но добавляем мультиметр.

Ход работы: Если изменять подаваемое напряжение на диод малыми значениями (меньше 0,05В.), то вольт-амперная характеристика диода получается другой. Ток достигает небольшого значения, а за тем остаётся постоянным. Проверим изменение показаний напряжения и силы тока с помощью мультиметра, чтобы исключить нарушение работы программного обеспечения.

1. 
   Касаемся щупами вольтметра контактов диода и резистора 200 Ом. Сравниваем значения, полученные с помощью программы и измеренные мультиметром. И1-напряжение на диоде, И2 напряжение на резисторе. Изменяем напряжение U2 c помощью переменного резистора и получаем напряжение на диодеU1.Для силы тока на диоде получаем только начальное и конечное значение, так как для её измерения приходится размыкать цепь и сбивается программа.
   
2. 
   Напряжение, измеренное с помощью мультиметра
   

---

№	U1(В)	U2 (В)
1	0,01	0,004
2	0.02	0,06
3	0,03	0,43
4	0,05	0,50
5	0,11	0,54
6	0,51	0,61
7	0,91	0,62
8	1,22	0,63
9	1,49	0,64

3) Напряжение, измеренное с помощью осциллографического датчика.



4) Сила тока I=0,03мА, I=3мА – измеренная мультиметром.

Виду того, что сила тока измеряется мультиметром последовательно, приходится размыкать цепь и измерено только начальное и конечное значение силы тока.

Вывод: Из проведённых измерений видно, что при малых изменениях напряжения сила тока достигает некоторого значения, а потом стабилизируется. Проведён эксперимент с помощью мультиметра, программы, измеряющей напряжение осциллографическим датчиком и расчёт силы тока. Значения показаний силы тока и напряжений, измеренных мультиметром и датчика почти совпадают. Следовательно диод при подаче малых напряжениях даёт другую вольт –амперную характеристику и программа фиксирует малые значения величин, то есть срабатывает.

3.Вывод

В результате проведённых экспериментов мы получили следующее.

1.Сопротивление диода уменьшается с повышением температуры.

2.Диод обладает односторонней проводимостью.

3. Для правильного выполнения работы, подключение приборов должно соответствовать электрической схеме. (Правильная сборка цепи)

4.Полупроводниковый кремниевый диод проводит ток в прямом подключении. При достаточном напряжении (0,603В.) ток начинает расти. Максимальный ток, который получается в работе для диода (7,53мА.). При обратном подключении, диод ток не пропускает.

5.Для того, чтобы вольт-амперная характеристика получилась правильной. напряжение надо подавать в начале работы не слишком малым (0,5-0,7 В).

---

6.Если повышать напряжение малыми порциями, то ток не достигнет больших значений и стабилизируется (3мА.) и вольт – амперная характеристики будет другой.

7.Если диод долго работает, то вольт-амперная характеристика так же может получиться другой. В этом случае его надо отключить на 2-3 мин и повторить эксперимент.

Рекомендации для выполнения : «Изучение работы полупроводникового диода

Алгоритм выполнения	Возможные ошибки

---