Pojemność złącza p-n (konspekt)

AGH, WEAIiE
ELEMENTY ELEKTRONICZNE - LABORATORIUM
Rok 1 EiT
Nr ćwiczenia:
2
Temat:
Pojemność złącza p-n
Ocena:
Data wykonania:
Imię i nazwisko:
1. Cel ćwiczenia: Celem ćwiczenia są pomiary złącz półprzewodnikowych oraz wyznaczenie charakterystycznych parametrów tych złącz.
W ćwiczeniu zastosowano rezonansową metodę pomiaru pojemności - badane złącze pracuje w układzie LC jako pojemność - zatem możliwe jest badanie pojemności złączowej.
2. Część teoretyczna: Kalibracja polega na wyznaczeniu pasożytniczej pojemności występującej w obwodzie rezonansowym, która jest załączona równolegle do badanego złącza. Jeśli dla kilku (co najmniej dwóch) wzorcowych kondensatorów zostanie zmierzona częstotliwość to bazując na wzorze Thomsona można obliczyć pojemność pasożytniczą i indukcyjność obwodu rezonansowego:
Gdzie: L - indukcyjność;
C - znana pojemność;
Cp - pojemność pasożytnicza;
Wykonując pomiary częstotliwość dla dwóch różnych pojemności wzorcowych i wykorzystując powyższe równanie można obliczyć pojemność pasożytniczą Cp jako:
Gdzie:
f1, f2 - to odpowiednio częstotliwość dla pierwszej i drugiej pojemności wzorcowej.
Przekształcając pierwsze równanie można także wyliczyć indukcyjność obwodu L. Zatem wystarczy dokonać dwóch pomiarów częstotliwości dla dwóch kondensatorów wzorcowych, jednak taka kalibracja może być obarczona dużym błędem. Wykonując kilka bądź kilkanaście pomiarów dla różnych kondensatorów wzorcowych można zmniejszyć błędy przez uśrednienie wyników i zastosowanie metody regresji liniowej. Pierwsze równanie można przekształcić do postaci funkcji liniowej typu: y=ax+b po to, aby zastosować metodę regresji liniowej. Wtedy otrzymujemy np.:
Przy czym . Przedstawiając (nieco odwrotnie) pojemność wzorcową jako funkcję odwrotności kwadratu pulsacji można bezpośrednio z wykresu (równania prostej) odczytać wartość pojemności pasożytniczej.
Rys.1 Pojemność wzorcowa jako funkcja odwrotności pulsacji - kalibracja układu.
Dioda pojemnościowa - dioda półprzewodnikowa, w której wykorzystuje się zjawisko zmiany pojemności złącza p-n pod wpływem zmiany napięcia przyłożonego w kierunku zaporowym. Konstrukcja złączy stosowanych w diodach pojemnościowych jest specjalnie przystosowana do wykorzystania tej właściwości; 

(…)

… opisujący wysokość bariery potencjału diody,
u - napięcie przyłożone do diody,
m to współczynnik, który dla złączy skokowych przyjmuje wartość a dla złączy liniowych Opracowanie wyników
1. Kalibracja układu:
Aby móc poprawnie zmierzyć pojemności diod musimy wykonać kalibrację układu tzn. znaleźć pojemność pasożytniczą oraz indukcyjność . Aby to zrobić badamy częstotliwości dla kilku znanych kondensatorów…
… pojemności złącza p-n pod wpływem zmiany napięcia przyłożonego w kierunku zaporowym. Konstrukcja złączy stosowanych w diodach pojemnościowych jest specjalnie przystosowana do wykorzystania tej właściwości; półprzewodnik, diody pojemnościowe są wykonywane zazwyczaj z krzemu lub arsenku galu. Diody pojemnościowe są zoptymalizowane pod względem możliwości wykorzystania pojemności barierowej złącza.
Symbol…
... zobacz całą notatkę