1 - BazaTematow.pl

TEMAT: Diody półprzewodnikowe
1). Wstęp teoretyczny
Diodą półprzewodnikową nazywa się element elektroniczny zawierający
spolaryzowane złącze p-n o dwóch elektrodach:
- anodzie A,
- katodzie K,
o nieliniowej i niesymetrycznej prądowo- napięciowej.
3
2
I
1
I
U
U
Rys. 1 Charakterystyka prądowo- napięciowa diody:
1- idealnej,
2- teoretycznej,
3- rzeczywistej.
Dioda idealna wykazuje nieskończenie duża rezystancją w kierunku zaporowym oraz
zerową rezystancję w kierunku przewodzenia.
Rezystancję dynamiczną diody definiuje wyrażenie:
rd 
dU U

dI
I
Zastosowanie diod w elektronice:
- diody prostownicze -przeznaczone są do prostowania prądu
przemiennego,
- diody Zenera - przeznaczone są do pracy w układach stabilizacji napięć,
- diody tunelowe - charakterystyczną ich cechą jest występowanie na
charakterystyce prądowo- napięciowej odcinka z ujemną rezystancją
dynamiczną.
2). Opracowanie ćwiczenia
Podczas ćwiczenia przeprowadzono badanie diod dla dwóch kierunków:
przewodzenia i zaporowym, takich jak:
- Krzemowej [Si],
- Germanowej [Ge],
- Zenera.
Odnotowując spadki napięcia na rezystorze, mając dane napięcie zasilania i
wartość oporu można obliczyć wartość spadku napięcia na diodzie, jak również
prąd płynący w obwodzie. Dane te pozwalają skonstruować charakterystyki
prądowo – napięciowe diody.
Spadki napięć na diodach liczono wg wzoru:
Udiody= U – Urezyst. [V]
Korzystając z prawa Ohma obliczono wartości prądów płynących w obwodach:
I
U diody
[A]
R
Obliczono wartość rezystancji dynamicznej korzystając ze wzoru:
Rd 
U
[]
I
Układ dla badania diod w kierunku przewodzenia:
Udiody
R
UR
Układ dla badania diod w kierunku zaporowym:
Udiody
R
a)
UR
Dioda Si
Dla kierunku przewodzenia R=100 []
Dla kierunku zaporowego R=10 [k]
U P  8,99[V ]
U=0,65-0,54=0,11 [V]
I=12,9-2=10,9 [mA]
Rd 
0,11
V

 10,091  
0,0109
A

b)
Dioda Ge
Dla kierunku przewodzenia R=100 []
Dla kierunku zaporowego R=10 [k]
U P  7,991[V ]
U=0,24-0,18=0,6 [V]
I=14,6-4,4=10,2 [mA]
Rd 
c)
-
0,6
V

 58,88  
0,0102
A

Dioda Zenera
Dla kierunku zaporowego R=100 []
W ćwiczeniu dokonano pomiaru trzech diod Zenera:
C6V2
C5V6
33B2
Dla danych wartości napięć i znanego oporu można wyznaczyć lub odczytać z
wykresu wartość:
- napięcia Zenera- dla diody typu C6V2
Uz=6,47[V],
- napięcia Zenera- dla diody typu C5V6
Uz=5,78[V],
- napięcia Zenera- dla diody typu 33B6
Uz=2,51[V] oraz
rezystancję dynamiczna (przyrostową) rz , która wynosi odpowiednio:
- dla diody typu C6V2
U=6,54-6,54=0,16 [V]
I=9-6=3 [mA]
0,16
V

 26,67   
0,006
A

dla diody typu C5V6
Rd 
-
U=5,96-5,85=0,11 [V]
I=8-3=5 [mA]
Rd 
-
0,11
V

 22   
0,005
A

dla diody typu 33B6
U=3,07-2,97=0,10 [V]
I=9-7=2 [mA]
Rd 
0,10
V

 48,68  
0,002
A

3).Wnioski
Celem naszego ćwiczenia było zapoznanie się z zasadą działania elementów
elektronicznych - diod półprzewodnikowych. W tym celu z danych pomiarowych
wykreśliliśmy ich charakterystyki prądowo -napięciowe I=f(U)
Dla diod
- krzemowej
- germanowej
nie można przedstawić pełnego obrazu charakterystyk. Spowodowane jest to zbyt
małymi odchyłkami pomiędzy danymi pomiarowymi.
Dla powyższych diod kształt charakterystyki dla kierunku zaporowego jest
zbliżony i ma charakter prostoliniowy – przedstawione jest to na wykresach. Wahania
wartości prądu dla kierunku zaporowego są nieznaczne pomiędzy diodą Si –a diodą
Ge .
Dla kierunku przewodzenia charakterystyki diod są podobne.
Wartości rezystancji dynamicznej obliczonej dla poszczególnych diod są różne.
Największą wartość Rd ma dioda germanowa Rd=58,8[], dioda krzemowa
Rd=10,09 [].
Wartość rezystancji dynamicznej określa szerokość prostoliniowej
charakterystyki pracy w kierunku przewodzenia.
Badanie diod Zenera pozwoliło na wykreślenie charakterystyki pracy diod dla
kierunku zaporowego.
Charakterystyka diody typu C6V2 oraz C5V6 jest bliska idealnej
charakterystyce diody Zenera. Poszczególne piki widoczne na wykresie mogą być
powodem złego odczytu wartości, lub niedokładnym pomiarem.
Natomiast charakterystyka diody 33B6 jest całkowicie różna od
charakterystyki idealnej.
Z charakterystyk I= f(U) diod Zenera można odczytać wartości prądu pracy dla
danego napięcia, określić napięcie Zenera Up oraz rezystancję dynamiczną rz. a1a