Элементная база радиоэлектронной аппаратуры

Здесь имеется все необходимые электрические параметры, расчёты и графики зависимостей, и определение величин температурных коэффициентов.

УПИ – УГТУ

Кафедра радиоприёмные устройства.

Контрольная работа № 1

по дисциплине: Элементная база радиоэлектронной аппаратуры .

Вариант № 17

Шифр:

Ф.И.О

Заочный факультет

Радиотехника

Курс: 3

Краткая словесная характеристика диода.

Диод кремниевый эпитаксиально- планарный.

Выпускаются в стеклянном корпусе с гибкими выводами. Диоды маркируются цветным кодом: одной широкой и одной узкой полосами зелёного цвета со стороны вывода катода.

Масса диода не более 0,15 г.

Паспортные параметры.

Электрические параметры:

Постоянное прямое напряжение при не I пр = 200 мА более:

при 298 и 398 К …………………………………………………………….. 1,1 В

при 213 К …………………………………………………………………… 1,5 В

Постоянный обратный ток при U пр = 50 В , не более:

при 298 и 213 К ……………………………………………………………. 5 мкА

при 398 К …………………………………………………………………… 150 мкА

Заряд переключения при I пр = 50 мА, U обр,и = 10 В, не более ………………. 400 пКл

Общая ёмкость диода при U обр = 0 В, не более ………………………………… 4 пФ

Время обратного восстановления при I пр = 50 мА, U обр,и = 10 В,

I отсч = 2 мА не более ……………………………………………………………… 4 нс

Предельные эксплуатационные данные:

Постоянное, импульсное обратное напряжение (любой формы и

периодичности) ……………………………………………………………………… 50 В

Импульсное обратное напряжение при длительности импульса (на уровне 50 В)

не более 2 мкс и скважности не менее 10 ………………………………………… 70 В

Постоянный или средний прямой ток:

при температуре от 213 до 323 К ………………………………………… 200 мА

при 393 К ………………………………………………………………….. 100 мА

Импульсной прямой ток при τи ≤ 10 мкс (без превышения среднего прямого тока):

при температуре от 213 до 323 К ………………………………………… 1500 мА

при 393 К ………………………………………………………………….. 500 мА

Температура перехода ……………………………………………………………… 423 К

Температура окружающей среды ………………………………………………….От 213 до

393 К

Семейство вольтамперных характеристик:

I пр ,мА
200
160
120
80
40
0 0,4 0,8 1,2 1,6 2,0 U пр

Расчёты и графики зависимостей:

1) сопротивление постоянному току R= и переменному току (малый сигнал) r~ от прямого и обратного напряжения для комнатной температуры 298 К .

Зависимость тока от прямого напряжения:

I пр ,мА

200

I8

180
160
140
120

100

80
60

40

20

I1

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6

0,7

U1

0,8 0,9 1,0

1,1

U8

U пр

I1 = 10 мА, U1 = 0,63 В, R1 = U1 / I1 = 0,63 / 10 мА = 63 Ом

I2 = 20 мА, U2 = 0,73 В, R2 = U2 / I2 = 0,73 / 20 мА = 36,5 Ом

I3 = 40 мА, U3 = 0,81 В, R3 = U3 / I3 = 0,81 / 40 мА = 20,3 Ом

I4 = 60 мА, U4 = 0,86 В, R4 = U4 / I4 = 0,86 / 60 мА = 14,3 Ом

I5 = 80 мА, U5 = 0,90 В, R5 = U5 / I5 = 0,90 / 80 мА = 11,3 Ом

I6 = 120 мА, U6 = 0,97 В, R6 = U6 / I6 = 0,97 / 120 мА = 8,03 Ом

I7 = 160 мА, U7 = 1,03 В, R7 = U7 / I7 = 1,03 / 160 мА = 6,4 Ом

I8 = 200 мА, U8 = 1,10 В, R8 = U8 / I8 = 1,10 / 200 мА = 5,5 Ом

ΔI1 = 10 мА , ΔU1 = 0,10 В, r1 = ΔU1 / ΔI1 = 0 ,10 / 10 мА = 10 Ом

ΔI2 = 20 мА , ΔU2 = 0,08 В, r2 = ΔU2 / ΔI2 = 0 ,08 / 20 мА = 4 Ом

ΔI3 = 20 мА , ΔU3 = 0,05 В, r3 = ΔU3 / ΔI3 = 0 ,05 / 20 мА = 2,5 Ом

ΔI4 = 20 мА , ΔU4 = 0,04 В, r4 = ΔU4 / ΔI4 = 0 ,04 / 20 мА = 2 Ом

ΔI5 = 40 мА , ΔU5 = 0,07 В, r5 = ΔU5 / ΔI5 = 0 ,07 / 40 мА = 1,7 Ом

ΔI6 = 40 мА , ΔU6 = 0,06 В, r6 = ΔU6 / ΔI6 = 0 ,06 / 40 мА = 1,5 Ом

ΔI7 = 40 мА , ΔU7 = 0,07 В, r7 = ΔU7 / ΔI7 = 0 ,07 / 40 мА = 1,7 Ом

Зависимость сопротивления постоянному току R= от прямого напряжения U пр :

R= ,Ом

70

R1

60

50

40
30

20

10

R8

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6

0,7

U1

0,8 0,9 1,0

1,1

U8

U пр

Зависимость сопротивления переменному току r~ от прямого напряжения U пр :

r~ ,Ом
10
9
8

7

6

5

4
3

2

1

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6

0,7

U1

0,8 0,9 1,0

1,1

U7

U пр

Зависимость тока I обр от обратного напряжения U обр :

I обр ,мк А

5,0

I7

4,5
4,0
3,5
3,0

2,5

2,0
1,5

1,0

0,5

I1

0 5 10 15 20 25 30 35

40

U1

45

50

U7

U об

I1 = 0 ,25 мкА, U1 = 37 В, R1 = U1 / I1 = 37 / 0,25 мкА = 148 МОм

I2 = 0,50 мкА, U2 = 40 В, R2 = U2 / I2 = 40 / 0,50 мкА = 80 М Ом

I3 = 1,00 мкА, U3 = 42 В, R3 = U3 / I3 = 42 / 1,00 мкА = 42 МОм

I4 = 2,00 мкА, U4 = 44 В, R4 = U4 / I4 = 44 / 2,00 мкА = 22 М Ом

I5 = 3,00 мкА, U5 = 46 В, R5 = U5 / I5 = 46 / 3,00 мкА = 15,3 МОм

I6 = 4,00 мкА, U6 = 48 В, R6 = U6 / I6 = 48 / 4,00 мкА = 12 М Ом

I7 = 5,00 мкА, U7 = 50 В, R7 = U7 / I7 = 50 / 5,00 мкА = 10 МОм

ΔI1 = 0,25 мкА , ΔU1 = 3 В, r1 = ΔU1 / ΔI1 = 3 / 0,25 мкА = 12 МОм

ΔI2 = 0,50 мкА , ΔU2 = 2 В, r2 = ΔU2 / ΔI2 = 2 / 0,50 мкА = 4 МОм

ΔI3 = 1,00 мкА , ΔU3 = 2 В, r3 = ΔU3 / ΔI3 = 2 / 1,00 мкА = 2 МОм

ΔI4 = 1,00 мкА , ΔU4 = 2 В, r4 = ΔU4 / ΔI4 = 2 / 1,00 мкА = 2 МОм

ΔI5 = 1,00 мкА , ΔU5 = 2 В, r5 = ΔU5 / ΔI5 = 2 / 1,00 мкА = 2 МОм

ΔI6 = 1,00 мкА , ΔU6 = 2 В, r6 = ΔU6 / ΔI6 = 2 / 1,00 мкА = 2 МОм

Зависимость сопротивления постоянному току R= от обратного напряжения U обр :

R= , МОм
160
140
120

100

80
60

40

20

0 5 10 15 20 25 30 35

40

U1

45

50

U7

U об

Зависимость сопротивления переменному току r~ от обратного напряжения U обр :

r~ , МОм
12

10

8
6

4

2

0 5 10 15 20 25 30 35

40

U1

45

50

U7

U об

2) График зависимости ёмкость Собр от обратного напряжения:

Сд ,

пФ

4
3
2

1

0 20 40 60 80 U обр В

Определение величин температурных коэффициентов.

Определим графически из семейства вольтамперных характеристик величины температурных коэффициентов ТК U пр и ТК Iобр .

I пр ,мА

200

160
120

80

40
0 0,2 0,4 0,6 0,8

1,0

1,2

U1

1,4

1,6

U2

U пр

I = 200 мА, U1 = 1,5 B, U2 = 1,1 B, T1 = 298 K, T2 = 213 K


I обр ,мк А

150

I2

125
100
75
50

25

I1

0 10 20 30

40

50

U

60 U обр В

U = 50 B, I1 = 5 мкА, I2 = 150 мкА, Т1 = 298 К, Т2 = 398 К


Определение сопротивления базы.

Величина сопротивления базы r б оценивается по наклону прямой ветви ВАХ при больших токах (Т=298К):

I пр ,мА

500

I2

400
300

200

I1

100
0 0,2 0,4 0,6 0,8

1,0

1,2

U пр

Тепловой потенциал:


По вольтамперной характеристике определяем:

U1 = 1,1 В, U2 = 1,2 В,

I1 = 200 мА, I2 = 500 мА


Малосигнальная высокочастотная схема диода

и величины её элементов.

Малосигнальная высокочастотная схема диода при обратном смещении:


Величины элементов схемы при U обр = 5 В :


Библиографический список.

1) “Электронные приборы: учебник для вузов” Дулин В.Н., Аваев Н.А., Демин В.П. под ред. Шишкина Г.Г. ; Энергоатомиздат, 1989 г..

2) Батушев В.А. “ Электронные приборы: учебник для вузов”; М.: Высш.шк., 1980г.

3) Справочник “ Полупроводниковые приборы: диоды, тиристоры, оптоэлектронные приборы”; М.: Энергоатомиздат, 1987г..

4) “ Исследование характеристик и параметров полупроводниковых приборов” методические указания к лабораторной работе по курсу “ Электронные приборы”; Свердловск, 1989г..