Оборудование:

1. Регулируемый источник постоянного напряжения
2. Светодиод
3. Лед в стакане
4. Горячая вода из чайника
5. Вода комнатной температуры в стакане
6. Резистор сопротивлением $10~кОм$
7. Два мультиметра в режиме вольтметра
8. Электронный термометр

Из теоретических соображений о строении полупроводника можно сказать, что ВАХ диода описывается следующей зависимостью:

$$I = I_S \left( e^{\frac{eU}{\eta k_B T}} - 1 \right), \tag{1}$$

где $I_S$ – ток насыщения, $e=1.60\cdot10^{-19}~\text{Кл}$ – элементарный заряд, $\eta$ – безразмерный коэффициент порядка единицы, $k_B=1.38\cdot 10^{-23}~\text{Дж}/\text{К}$ – постоянная Больцмана, $T$ – температура.

Примечание: при малых $x\ll 1$: $e^x \approx 1+x+x^2/2$.

Часть А. Постоянная температура(5.5 балла)

При постоянной температуре (1) имеет вид:
$$I = I_S \left( e^{C_1 U} - 1 \right)\tag{2}$$

A1 Измерьте ВАХ диода в диапазоне $U \in [-0.8,U_0]\;\text{В}$, где $U_0$ — напряжение открытия диода. Постройте графики доказывающие применимость формулы (2) при достаточно больших положительных напряжениях и при достаточно больших отрицательных напряжениях

A2 Получите значения $I_S$ и $C_1$

A3 Рассчитайте, чему равно $\eta$

Часть B. Температурная зависимость(4.5 балла)

Окуная светодиод в воду (только его пластиковую часть, чтобы проводимость воды не влияла на ВАХ), можно менять его температуру и таким образом влиять на вид ВАХ

B1 Выберите напряжение на диоде $U_+>0$ и выставьте его при комнатной температуре. Изучите зависимость напряжения $U$ и тока $I$ через диод при постоянном напряжении питания на системе «резистор+диод». Постройте график доказывающие применимость формулы $I=I_S\left(e^{\frac{C_2U}{T}}-1\right)$.

B2 Получите значения $I_S$ и $C_2$.

B3 Рассчитайте, чему равно $\eta$