Document

advertisement
1
IX. DIODA PROSTOWNICZA I DIODA ZENERA
Wstęp teoretyczny rozdz. 3.6. i 3.7 S.Kuta „Elementy i układy elektroniczne”
Cel ćwiczenia: Zapoznanie się z zasadą działania diody prostowniczej krzemowej oraz
diodą Zenera, wyznaczenie ich charakterystyk statycznych, napięcia wbudowanego oraz
napięcia Zenera, porównanie z charakterystykami teoretycznymi, porównanie pracy w
układzie prostownika jednopołówkowego.
1. Zasada pomiaru
a) metoda „punkt po punkcie”
Najprostszą metodą wyznaczania charakterystyk statycznych diod jest metoda “punkt po
punkcie". Metoda ta jest czasochłonna i nie pozwala na wyznaczanie charakterystyk
statycznych w dużym zakresie prądów i napięć, ponieważ dioda nagrzewa się i
otrzymywane charakterystyki są nie tylko funkcją jej właściwości elektrycznych, ale
również temperatury. Pomiar powinien być więc wykonany możliwie szybko i przy
wartościach prądów i napięć znacznie niższych od dopuszczalnych. Zaletą metody jest
stosunkowo duża dokładność. Podstawowe układy do wyznaczania charakterystyk
statycznych diod metodą “punkt po punkcie" przedstawiono na rysunku 1.
Rys.1. Schematy układów pomiarowych do wyznaczania charakterystyk statycznych
złącza p-n metodą „punkt po punkcie”: a) w kierunku przewodzenia, b) w kierunku
zaporowym
2
Dla diod Zenera należy zastosować układ do wyznaczania charakterystyk statycznych dla
obydwu kierunków polaryzacji tak jak to przedstawia schemat na rys. 1a.
b) Układ do wyznaczania charakterystyk statycznych diod metodą oscyloskopową.
Zaletą metody oscyloskopowej jest możliwość obserwacji charakterystyki prądowonapięciowej jednocześnie dla obu polaryzacji złącza. Wadą tej metody jest stosunkowo
mała dokładność. Na rys. 2 przedstawiono uproszczony schemat do wyznaczania
charakterystyk
prądowo-napięciowych
diod
półprzewodnikowych
metodą
oscyloskopową.
Rys. 2. Schemat układu do pomiaru charakterystyk I-V diody metoda oscyloskopową
Wyznaczając charakterystyki prądowo-napięciowe metodą oscyloskopową, diodę zasila
się ze źródła napięcia zmiennego niskiej częstotliwości. W najprostszym przypadku może
to być obniżone, za pomocą transformatora, napięcie sieci (rys. 2). Spadek napięcia na
diodzie D jest doprowadzony do wejścia X oscyloskopu, natomiast spadek napięcia na
rezystorze pomiarowym R - proporcjonalny do prądu płynącego przez diodę - do wejścia
Y. Ze względu na umiejscowienie masy w układzie pomiarowym należy w oscyloskopie
włączyć inwersję kanału Y. Sumaryczną wartość rezystancji R i R1 dobieramy w taki
sposób, aby prąd płynący w obwodzie był mniejszy od dopuszczalnego prądu badanej
diody, zaś wartość rezystora R powinna zapewnić łatwe przeliczanie czułości kanału Y z
napięciowej (V/div) na prądową (I/div).
2. Zadania do wykonania
Wykonać pomiary charakterystyk dla 3 diod stabilizacyjnych w kierunku
przewodzenia i zaporowym oraz dla diody prostowniczej. W każdym przypadku
sprawdzić w katalogu jakie są dopuszczalne wartości prądów diod. Diody Zenera
zastosowane w układzie to: BZX85C 2V7, BZX85C 3V3 oraz BZX85C 4V3.
a) metoda „punkt po punkcie”
3
Połączyć układ według schematu przedstawionego na rys. 3. Jako amperomierz użyć
multimetr BM857 zaś jako woltomierz multimetr BM811.
A
V
Rys. 3. Schemat układu do pomiaru charakterystyk statycznych diod
półprzewodnikowych.
Zmierzyć charakterystyki I-V dla kierunku przewodzenia i dla kierunku zaporowego.
Zwrócić uwagę, że w zastosowanym układzie pomiar prądu dla diody prostowniczej w
kierunku zaporowym jest niedokładny. W rzeczywistości mierzy się prąd płynący przez
woltomierz dlatego należy użyć woltomierz cyfrowy o dużej oporności wewnętrznej.
b) metoda oscyloskopowa
Połączyć układ według schematu przedstawionego na rysunku 4.
a)
b)
Rys.4.a) Obwód z diodami; b) schemat połączeń obwodu z diodami do układu
pomiarowego
4

Zbudować układ pomiarowy według schematu przedstawionego na rysunku 4. WE
oraz WY obwodu z diodami stanowią gniazda BNC znajdujące się na bocznych
ściankach makiety.
• Na wejście badanego obwodu podać z generatora przebieg trójkątny o napięciach
szczytowych od -2.5 do +2.5 V i częstotliwości 1000 Hz. Zaobserwować kształt
przebiegów wyjściowych dla diody prostowniczej i dla diod Zenera. Na ekranie
oscyloskopu powinny być widoczne przebiegi podobne do tych przedstawionych na rys. 5.
Przerysować obserwowane oscylogramy. Zaznaczyć na oscylogramach jednostki prądu i
napięcia, biorąc pod uwagę zakresy czułości obydwu kanałów oscyloskopu.

Na wejście badanego obwodu podać z generatora przebieg prostokątny i sinusoidalny o
napięciach szczytowych od -2.5 do +2.5 V i częstotliwości 1000 Hz. Zaobserwować
kształt przebiegów wyjściowych dla diody prostowniczej i dla diod Zenera. Przerysować
oscylogramy napięć. Zaznaczyć na oscylogramach jednostki prądu i napięcia, biorąc pod
uwagę zakresy czułości obydwu kanałów oscyloskopu.
Rys. 5. Przykładowe oscylogramy przebiegów napięć dla diody prostowniczej i
stabilizacyjnej
• Wyłączyć generator podstawy czasu. Zmierzyć charakterystyki prądowo - napięciowe
badanych diod ID=f(UD) pamiętając, że ID=Uwy/R, UD=UWE-UWY. (w kierunku
przewodzenia, w kierunku zaporowym lub w obu kierunkach jednocześnie)
3. Opracowanie wyników
Na podstawie zmierzonych charakterystyk należy:
a) Wykreślić zmierzone charakterystyki w kierunku przewodzenia i zaporowym
oddzielnie dla każdej diody.
b) Wykreślić charakterystyki dla wszystkich zbadanych diod na jednym wykresie.
5
c) Oszacować i zaznaczyć na wykresach minimalny prąd wsteczny, przy którym efekt
stabilizacji napięcia jest widoczny.
d) Określić napięcia progowe lub napięcia Zenera badanych diod, porównać z danymi
katalogowymi;
e)Wyznaczyć dla każdej diody rezystancje statyczne i dynamiczne dla wybranego
minimalnego punktu pracy, dla 5 mA i dla 10 mA (por. rys. 6 i wzory (1) i (2)).
Rys.6 Charakterystyka i zakres użytecznej pracy diody stabilizacyjnej.
Rezystancja dynamiczna: Rz 
U z
I z
(1)
Uz
(2)
Iz
f)Porównać rezystancje dynamiczne dla każdej diody i na tej podstawie zaproponować
najlepszy punkt pracy diody.
g)Porównać rezystancje dynamiczne badanych diod, i określić, które diody mają lepsze
parametry stabilizacji i dlaczego tak jest.
h)Określić błędy pomiarowe, dokładność wyznaczonych parametrów.
Rezystancja statyczna : Rs 
6
i) Dołączyć przerysowane oscylogramy.
Download
Random flashcards
123

2 Cards oauth2_google_0a87d737-559d-4799-9194-d76e8d2e5390

ALICJA

4 Cards oauth2_google_3d22cb2e-d639-45de-a1f9-1584cfd7eea2

bvbzbx

2 Cards oauth2_google_e1804830-50f6-410f-8885-745c7a100970

Motywacja w zzl

3 Cards ypy

Pomiary elektr

2 Cards m.duchnowski

Create flashcards