Logo
Logo

Германиевый диод

Разбалловка

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.

1 Измерено сопротивление мультиметра в режиме вольтметра $R_V=1\; МОм$. 0.10
2 Использована корректная схема для измерения ВАХ диода, позволяющая изменять напряжение на исследуемой ветви в диапазоне $U \in [0;3]\;В$. 0.40
3 Обосновано подключение вольтметра параллельно к исследуемому элементу, а амперметра последовательно к блоку «исследуемый элемент-вольтметр» (корректное сравнение характерных сопротивлений). 0.20
Измерение ВАХ.
5 Получена зависимость $I(U)$, оценивается до $12$ точек:
по $0,1$ балла за точку.
12 × 0.10
6 Результаты измерений занесены в таблицу, указаны единицы измерения. 0.10
2  ?? Постройте график измеренной зависимости. Определите сопротивление резистора и напряжение открытия диода. Напряжением открытия диода называют напряжение на диоде при протекании через него тока $100~мкА.$

Построение ВАХ.
2 Оси подписаны и корректно оцифрованы
0.20
3 Выбран разумный масштаб
0.20
4 Нанесены все точки из таблицы
0.20
5 ВАХ практически линейна после открытия диода.
0.20
Расчет характеристик резистора и диода
7 Определено сопротивление резистора $R \in [2,95;3,05]\;кОм$.
0.20
8 Определено напряжение открытия диода $U_D \in [140;160]\;мВ$. 0.20
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.

1 Использована корректная схема для измерения ВАХ диода, позволяющая изменять напряжение на исследуемой ветви в диапазоне $U\in [0;1.8]\;В$. 0.50
2 Обосновано подключение вольтметра параллельно к исследуемому элементу и второму мультиметру (корректное сравнение характерных сопротивлений, возможность измерения полного диапазона напряжений на исследуемом элементе). 0.20
3 Второй мультиметр используется в режиме вольтметра для повышения точности измерения силы тока. 0.30
Измерение ВАХ.
5 Получена зависимость $I(U)$, оценивается до $15$ точек:
по $0,1$ балла за точку.
15 × 0.10
6 Результаты измерений занесены в таблицу, указаны единицы измерения. 0.10
4  ?? Постройте график измеренной зависимости.

Построение ВАХ.

Если не учтен ток через вольтметр, то пункты в этой части не оцениваются.
2 Оси подписаны и корректно оцифрованы. 0.20
3 Выбран разумный масштаб. 0.20
4 Нанесены все точки из таблицы. 0.20
5 ВАХ имеет изгиб после превышения тока в обратном направлении $I_0≈0,8 \;мкА$. 0.20
5  ?? Проведите измерение силы тока, текущего в обратном направлении через диод, при напряжении на диоде $3~В$ в зависимости от температуры диода. Во время измерений следите, чтобы напряжение на диоде всегда было равно $3~В$. Подробно опишите ход эксперимента и особенности использованной экспериментальной установки.

1 Предложена электрическая схема для измерения исследуемой зависимости, напряжение на элементе «диод-резистор» поддерживается равным $3\; В$. 0.40
2 Получены формулы для пересчета показаний мультиметров в значение силы тока в исследуемом элементе. 0.20
3 Измерение зависимости $I(t)$, оценивается до $10$ точек:
по $0,1$ балла за каждую точку.
10 × 0.10
6  ?? Зависимость силы тока, протекающего через диод, при фиксированном напряжении на нем от температуры имеет вид:
$$I=I_0 \exp{\left( -\frac{eU_0}{kT}\right) },\tag{1}$$где $e = 1.6 \cdot 10^{-19}~Кл$ – модуль заряда электрона, $T$ – температура диода, измеренная в Кельвинах, ${k=1.38\cdot10^{-23}~Дж/К}$ – постоянная Больцмана, $U_0$ – некоторая величина, имеющая размерность напряжения, $I_0$ – некоторая величина, имеющая размерность силы тока.
Определите значения $I_0$ и $U_0$ для выданного диода.

1 Произведен пересчет $t \rightarrow 1/T$ и $I \rightarrow \ln I$ или эквивалентный 0.50
2 Результаты пересчета занесены в таблицу, указаны единицы измерения 0.10
Построение графика линеаризованной зависимости (не оценивается, если не оценен пересчет точек).
4 Оси подписаны и корректно оцифрованы. 0.20
5 Выбран разумный масштаб. 0.20
6 Нанесены все точки из таблицы. 0.20
7 Точки ложатся на прямую 0.20
8 Рассчитано значение $I_0$ по графику. 0.20
9 Рассчитано значение $U_0\in[0.68;0.78]$ по графику. 0.20