1  ^?? Измерьте ВАХ диода и резистора, когда полярность подключения источника питания такова, что диод открыт (работает прямая ветвь ВАХ диода). Приведите схему электрической цепи, которая была использована.

Для измерения вольт-амперной характеристики диода и резистора в «прямом» направлении соберем классическую схему с делителем напряжения и стандартным подключением приборов (рис. 2).

Показания вольтметра будут равны суммарному напряжению на диоде и резисторе. Показания амперметра будут равны току, текущему через диод и резистор, так как внутреннее сопротивление вольтметра в этом режиме много больше сопротивления резистора и диода.

2  ^?? Постройте график измеренной зависимости. Определите сопротивление резистора и напряжение открытия диода. Напряжением открытия диода называют напряжение на диоде при протекании через него тока $100~мкА.$

Проведем измерения во всем возможном диапазоне, поворачивая ручку потенциометра. Занесем данные в таблицу и построим график зависимости тока от напряжения.

$I,~мА$	0.00	0.00	0.01	0.01	0.02	0.04	0.05	0.07	0.08	0.10	0.11	0.15
$U,~В$	0.02	0.06	0.09	0.10	0.16	0.25	0.28	0.33	0.38	0.43	0.48	0.61
$I,~мА$	0.21	0.26	0.28	0.33	0.41	0.44	0.50	0.57	0.60	0.73	0.78	0.88
$U,~В$	0.78	0.93	1.01	1.15	1.39	1.49	1.65	1.86	1.97	2.36	2.49	2.80

3  ^?? Измерьте ВАХ диода и резистора, когда полярность подключения источника питания такова, что диод закрыт (работает обратная ветвь ВАХ диода). Измерения проведите так, чтобы, с одной стороны, с максимальной точностью определять силу тока, протекающего в цепи, с другой – использовать максимально большой диапазон значений напряжения. Приведите схему электрической цепи, которая была использована.

Для измерения вольт-амперной характеристики в обратном направлении наиболее подходящей является схема, изображенная на рисунке 3.

В ней показания вольтметра №2 легко пересчитать в ток, текущий через резистор и диод:
$$ I=\frac{U_2}{R_V},\tag{2}$$где $R_V=1~М\Omega$ – сопротивление вольтметра. Такое использование мультиметра позволяет существенно увеличить точность измерения обратного тока диода.
Разность показаний вольтметров в схеме равна напряжению на последовательно соединенных резисторе и диоде:
$$ U=U_1-U_2.\tag{3}$$Стоит отметить, что измерение напряжения непосредственно на резисторе и диоде, при использовании второго мультиметра, в режиме вольтметра приводит к уменьшению диапазона измерения ВАХ. Поэтому предпочтительной все же является схема, изображенная на рисунке 3.
Поворачивая ручку потенциометра, запишем показания мультиметров. Рассчитаем ток, текущий через резистор и диод и напряжение на них. Занесем данные в таблицу.

4  ^?? Постройте график измеренной зависимости.

Построим график вольт-амперной характеристики.

5  ^?? Проведите измерение силы тока, текущего в обратном направлении через диод, при напряжении на диоде $5~В$ в зависимости от температуры диода. Во время измерений следите, чтобы напряжение на диоде всегда было равно $5~В$. Подробно опишите ход эксперимента и особенности использованной экспериментальной установки.

Несмотря на то, что при измерениях вольт-амперной характеристики необходимо использовать оба мультиметра в режиме вольтметра для точного измерения обратного тока диода, в измерениях при изменении температуры все же нужна альтернативная схема измерений. Дело в том, что обратный ток при повышении температуры диода вырастает на порядок. Это приводит к тому, что падение напряжения на вольтметре 2 в схеме на рисунке 3 становится настолько большим, что падение напряжения на диоде и резисторе в любом положении ручки потенциометра меньше $5~В.$ С другой стороны измерение тока такой величины достаточно точно можно проводить с помощью амперметра. Поэтому одним из вариантов удобных схем измерений является схема, изображенная на рисунке 4.

6  ^?? На начальном этапе остывания (при любой начальной температуре) зависимость силы тока, протекающего через диод, при фиксированном напряжении на нем от температуры может быть приближенно описана функцией:
$$I=I_0 \left(1 - \frac{B}{T}\right),\tag{1}$$ где $T$ – температура диода, измеренная в Кельвинах, $I_0$ – некоторая величина, имеющая размерность силы тока, $B$ – некоторая величина, имеющая размерность температуры.
Определите значения $I_0$ и $B$ для выданного диода.

Проведем измерение зависимости показаний амперметра от температуры. Для этого погрузим термоусадочную трубку в горячую воду и далее будем записывать температуру воды и показания амперметра по мере остывания воды. Пересчитаем показания амперметра в значение тока, текущего через диод и резистор. Построим график этого тока, от температуры диода.

Видно, что график не описывается линейной функцией.

Прологарифмируем формулу, предложенную в условии:
$$\ln{I}=\ln{I_0}-\frac{eU_0}{kT}.\tag{5}$$Видно, что в этом предположении зависимость логарифма тока от обратной температуры является линейной функцией. Рассчитаем эти величины и внесем их в таблицу. Построим соответствующий график.

$T, \,^\circ С$	$I_A,~мкА$	$I,~мкА$	$T^{-1},~10^{-3} \,^\circ С^{-1}$	$\ln{(I/мкА)}$
90.0	127.7	124.7	2.755	4.83
89.0	120.9	117.9	2.762	4.77
88.0	112,4	109.4	2.770	4.70
87.0	104.7	101.7	2.778	4.62
86.0	98.8	95.8	2.786	4.56
85.0	93.5	90.5	2.793	4.51
84.0	85.7	82.7	2.801	4.42
83.0	80.5	77.5	2.809	4.35
82.0	75.2	72.2	2.817	4.28
81.5	72.4	69.4	2.821	4.24
80.0	70.7	67.7	2.825	4.22
80.5	67.9	64.9	2.829	4.17
79.0	61.5	58.5	2.841	4.07
78.5	59.6	56.6	2.845	4.04
77.5	55.5	52.5	2.853	3.96
77.0	53.5	50.5	2.857	3.92
76.4	51.6	48.6	2.862	3.88
75.5	48.7	45.7	2.869	3.82
74.0	44.0	41.0	2.882	3.71
73.0	41.8	38.8	2.890	3.66
71.5	37.4	34.4	2.903	3.54
71.0	36.7	33.7	2.907	3.52
70.0	34.5	31.5	2.915	3.45
69.0	32.0	29.0	2.924	3.37
68.0	30.4	27.4	2.933	3.31
67.0	28.4	25.4	2.941	3.24
66.0	26.7	23.7	2.950	3.17

Видно, что график описывается линейной функцией с угловым коэффициентом ${K=-6.5\cdot10^3 \ ^\circ С}$ и смещением $b=22$. Из данных величин рассчитаем искомые: