Туннельный диод

Введение

Туннельный диод - это полупроводниковый диод, в котором p-n-переход образован в результате контакта дырочного вырожденного полупроводника с электронным вырожденным полупроводником. Созданный таким образом p-n-переход оказывается настолько тонким, что в нем наряду с обычными составляющими прямого и обратного токов проявляется туннельный эффект, приводящий к появлению на вольт-амперной характеристике при прямом включении диода участка отрицательной проводимости. На языке теории цепей это означает, что в принципе, туннельный диод может работать как генератор и усилитель электрических сигналов. Поскольку туннельный эффект безинерционен, эта особенность туннельного диода должна проявляться в широком диапазоне частот.

Реальные трудности использования туннельных диодов оказались довольно значительными. Кроме того, технология изготовления туннельных диодов сильно отличается от базовых технологий интегральных микросхем. Поэтому в настоящее время туннельные диоды почти не применяются.

Своеобразную вольт-амперную характеристику имеет обращенный диод, в котором p-n-переход образован в результате контакта вырожденного полупроводника с невырожденным полупроводником противоположного типа проводимости. Обращенные диоды используются как наиболее чувствительные детекторы и преобразователи частоты в диапазонах сверхвысоких частот.

4.1. Цель работы

Научиться определять статические, дифференциальные и динамические параметры туннельного диода (ТД).

4.2. Задачи

Для достижения поставленной цели Вам необходимо решить следующие задачи:

- ознакомиться со справочными данными испытуемого ТД;

- провести измерение статической ВАХ ТД при прямом и обратном включении;

- построить статическую ВАХ ТД и определить статические параметры ТД;

- рассчитать дифференциальные и динамические параметры ТД;

- определить параметры генератора на ТД.

4.3. Порядок работы и методы решения задач

4.3.1. Из справочника /1/ выпишите кратко основные электрические параметры исследуемого ТД, начертите его условное графическое обозначение, эскиз внешнего вида. Расшифруйте маркировку.

4.3.2. С помощью лабораторного макета, передняя панель которого с элементами управления и контроля показана на рисунке 4.1, проведите измерение статической ВАХ ТД /2, раздел 15-4; 3, раздел 3.3; 4, раздел 3.28/.

Перед включением измерительного прибора в сеть, проверьте наличие заземления корпуса прибора!

Измерение статической ВАХ ТД с помощью лабораторного макета производится по точкам методом вольтметра-амперметра при включении ТД в схему моста. Принципиальная схема измерительного блока приведена на рисунке 4.2.

При измерении ВАХ ТД задавайте различные значения тока через диод при прямом и обратном включении и измеряйте соответствующие им напряжения на ТД. Ток ТД меняйте от нуля до 5 мА.

При прямом включении ТД особое внимание обратите на точки экстремумов на ВАХ, зафиксируйте токи и напряжения ТД в этих точках.

Переведите ТД в режим генератора (рисунок 4.1), подключите выход измерительного блока со входом вертикального усиления осциллографа. Задайте режим постоянного смещения ТД, соответствующий падающему участку на его ВАХ. Зарисуйте в масштабе форму колебаний тока и напряжения релаксационного генератора на ТД с экрана осциллографа.

4.3.3. Используя результаты полученных измерений, постройте полную статическую ВАХ ТД и определите по характерным точкам ВАХ статические параметры ТД /2, раздел 15-4; 3, раздел 3.3; 4, раздел 3.28/:

- пиковый ток I_п;

- ток впадины I_в;

- отношение I_п/I_в;

- напряжение пика U_п;

- напряжение впадины U_в;

- напряжение раствора U_рр.

4.3.4. Методом графического дифференцирования определите величину дифференциального сопротивления ТД на падающей ветви ВАХ r.

Изобразите эквивалентную схему ТД, запишите значения величин входящих в схему элементов, найденные расчетным путем и данные в справочнике /1/.

Рассчитайте параметры, характеризующие динамические свойства ТД /4, раздел 3.28/:

- предельную резистивную частоту f_R;

- резонансную частоту f_o.

Отчет о работе должен содержать результаты изучения, измерений и вычислений по всем пунктам задания.

Для успешной защиты отчета по выполненной работе необходимо уметь пояснить ход статической ВАХ ТД, уметь определять статические и динамические параметры ТД.

Библиографический список

1.Баюков А.В. и др. Полупроводниковые приборы. Диоды, тиристоры, оптоэлектронные приборы: Справочник. - М.: Энергоиздат, 1982. - 744 с.

2. Дулин В.Н. Электронные приборы: Учебник. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергия, 1977. - 424 с.

3. Батушев В.А. Электронные приборы: Учебник. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1980. - 383 с.

4. Пасынков В.В. и др. Полупроводниковые приборы: Учебник. - 3-е изд., переработ. и доп. - М.: Высш. шк., 1981. - 431 с.

Дата добавления: 2015-05-06