Работа №3. Исследование функционирования стабилитронов

Цель работы -измерить обратную ветвь вольтамперной характеристики и сделать вывод о механизме пробоя p-n перехода при обратном смещении

Обратная ветвь ВАХ диода с p-n переходом состоит из трёх участков. В интервале обратных смещений обратный ток есть сумма тока насыщения и тока генерации носителей в ОПЗ . Ток насыщения не зависит от . Генерационный ток пропорционален толщине ОПЗ :

.

Толщина ОПЗ зависит от обратного смешения по степенному закону,

.

При выполнении условия развивается обратимый пробой p-n –перехода, ток начинает возрастать экспоненциально. В интервале напряжений его можно аппроксимировать соотношением

(5)

Здесь параметр имеет смысл обратного тока при ,

При ток столь велик, что начинает доминировать падение напряжения на последовательном сопротивлении базы и ВАХ приближается к омической. На этом участке её можно охарактеризовать сопротивлением . График обратной ветви ВАХ диода в линейном масштабе показан на рис. 3а, в полулогарифмическом масштабе - на рис. 3б. По графику 3б удобно определять параметры и . Именно, есть абсцисса точки излома B, соответствующей началу развития пробоя. Экстраполируя отрезок SB до пересечения с осью ординат, находим

Откуда (6)

Таким образом, параметрами математической модели полупроводникового диода при фиксированной температуре являются ток насыщения , коэффициент неидеальности , последовательное сопротивление базы , предпробойный обратный ток и напряжение пробоя .

Рис.3 Обратная ветвь ВАХ полупроводникового диода

Напряжение пробоя p-n перехода (без учета кривизны перехода) может быть определено исходя из соотношения:

В,

где N – концентрация примеси в атомах/см3 на слаболегированной стороне перехода.

Зависимость напряжения пробоя от уровня легирования той или иной области, граничащей с более высоколегированной областью с резким характером градиента легирования и плоской поверхностью р-n перехода, согласно [3], дана в таблице 1.

Таблица 1

Концентрация примеси, см-3 Уд. сопротивление, Ом*см, Напряжение пробоя, В

Концентрация Напряж. Проб

примеси,см^-3 n- тип р-тип Теория Эксперимент

1*10¹⁴ 50 135 1250 1250

3*10¹⁴ 16 45 600 600

1*10¹⁵ 5 13,50 300 300

3*10¹⁵ 1,70 4,50 150 150

1*10¹⁶ 0.6 1,50 58 65

3*10¹⁶ 0.23 0.63 28 30

1*10¹⁷ 0.09 0.28 12,50 15,00

3*10¹⁷ 0.05 0.14 6.0 8,00

1*10¹⁸ 0.025 0.065 2,70 5,30

2*10¹⁸ 0.017 0.040 1,70 5.0

Зависимость напряжения пробоя от глубины залегания p-n перехода (косвенная зависимость от кривизны перехода по периметру этой области) и концентрации носителей заряда со стороны слабо легированного слоя, согласно [3], представлена на рис. 1.

, (1)

Оборудование.

Лабораторный стенд 87Л-01, коммутационная плата №1, сменные панели №2 (использовать генератор тока ГТ, генератор напряжения ГН2, измерители АВМ1, АВМ2 и АВО); сменную панель № 10 (использовать источник питания ИП, измерители АВМ1, АВМ2, АВО и МВ); съёмные компоненты: стабилитроны Д814А (используемые в работе имеют предельно допустимое обратное напряжение – свыше 30 В, предельно допустимый прямой ток – свыше 30 мА), стабилитрон типа Д814А (допустимый прямой ток – свыше 30 мА),

Задание. Ознакомьтесь с параметрами стабилитронов, параметрическим стабилизатором напряжения и его основными параметрами и характеристиками.

Дата добавления: 2014-11-20