Pooljuhtdiood - Prax 1 (1)

Tallinna Tehnikaülikool

Elektriajamite ja Jõuelektroonika instituut

Üliõpilane: Rait Rääk
Teostatud: 21.02.2005
Õpperühm: AAAB41
Kaitstud:
Töö nr. 1

OT

Pooljuhtdiood Töö eesmärk:

Pooljuhtdioodi pinge-voolu tunnusjoone määramine ja selle kasutamise oskuste arendamine.

Töövahendid:
Diood , toiteallikas , potentsiomeeter, ampermeeter, voltmeeter .
Skeem
Teooria
Pooljuhtdioodid on kahe väljastusega ühe pn- siirdega elektronseadised. Nende
valmistamisel kasutatakse lähtematerjalina räni germaaniumi või galliumarseniidi
monokristalli, kus lisandite kontsentratsioon ei tohi ületada 10-8 %. Dioode liigitatakse
siirde kuju ja mõõtmete järgi punkt- ja pinddioodideks. Punktdioodidel on avaldava
kontakti mõõtmed samas suurusjärgus siirde paksusega, pinddioodidel on aga siirde
pindala tõkkekihi paksusest palju suurem.
Otstarbe ja kasutusala järgi jaotatakse dioodid järgmiselt:
1. Alaldusdioodid.
2. Kõrgsagedusdioodid (lülitus-, detektor - ja segustidioodid).
3. Ülikõrgsagedusdioodid (PIN-dioodid, Schottky dioodid).
4. Stabilitronid (Z-dioodid ja temperatuurkompenseeritud tugidioodid).
5. Siirdeprotsesside liigpingelahendus-dioodid (TAZ-supressordioodid).
6. Mahtuvusdioodid e. varikapid (Esaki dioodid).
7. Takistusdioodid (CCR-dioodid).
8. Generaatordioodid ( Gunni dioodid).
9. Sageduskordistusdioodid (varaktorid).
10. Valgusdioodid , laserdioodid, fotodioodid.
Erinevat tüüpi dioodide tingmärgid on toodud joonisel 3.4.
Pooljuhtdioodide elektrilisi omadusi iseloomustab pinge voolu tunnusjoon IA = (UAK).
Dioodi pinge-voolu tunnusjoon on toodud joonisel 3.5.
Kui diood on päripingestatud, s. t. anoodil on katoodi suhtes positiivne pinge, siis
juhib diood voolu ja päripingelang on väike. Kui diood on vastupingestatud, siis
dioodi läbib ainult väga väike vastuvool. Kui vastupinge on suurem kui dioodi
läbilöögipinge UBR, siis vastuvool kasvab järsult. Normaalses tööolukorras ei tohi
pinge läbilöögipinget ületada. Dioodi nimipinge on tavaliselt 80 ... 90 %
läbilöögipingest. Praktilisel kasutusel võetakse tööpinge 60 ... 70 % läbilöögipingest.
Dioodi päripinge saab piisava täpsusega arvutada järgmise valemiga:
UF = UF0 + IdrT,
UF0 - kanalipinge, mis kujutab päritunnusjoone lineaarse osa pikenduse ja pingetelje
lõikepunkti (ränidioodi kanalipinge UF0 = 0,6 ... 0,7 V);
rT - diferentsiaaltakistus, mis vastab päritunnusjoone puutuja tõusu pöördväärtusele
(tavaline väärtus on mõni kuni mõnikümmend millioomi_ ).
Arvutused
Kuidas sõltub takistus voolu väärtusest?
Takistus sõltub voolu väärtusest ligikaudu eksponentsiaalselt.
Mitu korda erineb takistus pärilülituse korral takistusest vastulülituse korral? Miks?
Erinevus on umbes miljon korda. Põhjuseks on pn-siirde eripära vastupingestamisel voolu mitte läbi lasta. Siirdele vastupinge rakendamisel liitub väline elektriväli siirde oma väljaga samasuunaliselt. Selle tulemusena muutub potentsiaalibarjäär sedavõrd kõrgeks, et enamuslaengukandjate difusioon lakkab. Vähemuslaengukandjad läbivad siirde küll takistamatult, kuid neid tekib toatemperatuuril vähe ja vastuvool jääb nõrgaks.
Miks on dioodil pärilang ja kui suur see on teie dioodil?
Dioodi pärilang on põhjustatud dioodi triivvoolust, mis mõjub difusioonvoolule vastupidiselt ja mille tasakaalustamiseks lähebki osa pinget.
Antud dioodi puhul on pingelang 0,4 V.
Kui suur võimsus eraldub maksimaalse pärivoolu ja maksimaalse vastuvoolu korral ideaalses dioodis?
Ideaalses dioodis puuduvad võimsuskaod.