diody

Pracownia Elektroniczna Instytut Fizyki Doświadczalnej UG

Własności i zastosowania diod półprzewodnikowych

1. Czas trwania: 6h

2. Cel ćwiczenia

• Badanie charakterystyk prądowo-napięciowych różnych typów diod półprzewodnikowych.

• Montaż i badanie wybranych układów, w których wykorzystywane są diody półprzewodnikowe.

3. Wymagana znajomość pojęć

• zasada działania diody prostowniczej, Zenera, LED,

• zasada działania transformatora,

• połówkowy układ prostujący,

• dwupołówkowy układ prostujący,

• układ Greatz’a,

• stabilizator z diodą Zenera,

• ogranicznik diodowy,

• wartość średnia, skuteczna, chwilowa,

• konstrukcja zasilacza bazującego na scalonych stabilizatorach serii 78 i 79.

4. Zadania pomiarowe

4.1. Pomiar charakterystyk prądowo-napięciowych diody.

W układzie przedstawionym na rys. 1 pomierzyć charakterystyki diody prostowniczej (1), diody LED (2) i diody Zenera (3) metodą punkt po punkcie. W kierunku przewodzenia należy pamiętać, aby nie został przekroczony maksymalny, nominalny prąd, a w kierunku zaporowym zastosować rezystor 1MΩ tak, aby możliwy był pomiar prądu. W przypadku diody Zenera pomiar należy przeprowadzić również w zakresie polaryzacji wstecznej aż do uzyskania przebicia Zenera. Wyniki pomiarów zanotować w tab. 1, wykreślić charakterystyki diod, zaznaczyć obszary przewodzenia i zaporowy. Porównać i skomentować otrzymane wyniki.

5kΩ

5..9V

Rys. 1. Układy do pomiaru charakterystyk prądowo-napięciowych diod.

Strona: 1(5)

Pracownia Elektroniczna Instytut Fizyki Doświadczalnej UG

Uwe

ID=UR/R

Tab. 1. Pomiar charakterystyk diod.

4.2. Ogranicznik diodowy.

Zrealizować ogranicznik diodowy o parametrach zadanych przez prowadzącego. Za pomocą oscyloskopu zaobserwować jego działanie. Odrysować oscylogram. Jakie może być zastosowanie takiego układu?

5kΩ

Rys. 2. Układ do pomiaru ogranicznika diodowego.

4.3. Prostownik jednopołówkowy.

Zrealizować układy prostowników jednopołókowych pokazany na rys.3. Układy mają być zasilane z transformatora sieciowego. Zaobserwować na oscyloskopie i odrysować przebiegi napięć wejściowego i wyjściowego. UWAGA! Ponieważ transformator ma być zasilany z 220V, w trakcie pomiarów, należy zastosować szczególną ostrożność.

220V

Rys. 3. Prostownik jednopołówkowy.

4.4. Prostownik dwupołówkowy w układzie Greatz’a Zrealizować układ prostownika dwupołówkowego pokazany na rys. 4. Zaobserwować na oscyloskopie i odrysować przebiegi napięcia wejściowego i wyjściowego. Zwrócić uwagę na

Strona: 2(5)

Pracownia Elektroniczna Instytut Fizyki Doświadczalnej UG

wzajemne zależności czasowe przebiegów. UWAGA! Ponieważ transformator ma być zasilany z 220V, w trakcie pomiarów, należy zastosować szczególną ostrożność.

220V

Rys. 4. Prostownik dwupołówkowy w układzie Greatz’a.

4.5. Prostownik z obciążeniem o charakterze pojemnościowym.

Zrealizować układy prostowników z filtrem pojemnościowym i obciążeniem R0 przedstawione na rys. 5. Zmieniając wartości filtru pojemnościowego C przy stałej wartości rezystora R0

zmierzyć tętnienia i napięcie wyjściowe. Dołączając kondensator elektrolityczny należy pamiętać o jego poprawnej polaryzacji. Wyniki zanotować w tab. 2. Określić różnice między prostownikiem jedno i dwu połówkowym. UWAGA! Ponieważ transformator ma być zasilany z 220V, w trakcie pomiarów, należy zastosować szczególną ostrożność.

220V

Rys. 5. Prostowniki z filtrem pojemnościowym.

UAC tętnień (2kΩ) UWY (2kΩ) UAC tętnień (10kΩ) UWY (10kΩ) 1µF

10µF

100µF

Tab. 2. Pomiar tętnień prostowników.

4.6. Podwajacz napięcia.

Zrealizować podwajacz napięcia pokazany na rys. 6, wyjaśnić i sprawdzić jego działanie.

UWAGA! Ponieważ transformator ma być zasilany z 220V, w trakcie pomiarów, należy

Strona: 3(5)

Pracownia Elektroniczna Instytut Fizyki Doświadczalnej UG

zastosować szczególną ostrożność.

220V

Rys. 6. Podwajacz napięcia.

4.7. Potrajacz napięcia.

Zrealizować potrajacz napięcia pokazany na rys. 7, wyjaśnić i sprawdzić jego działanie.

UWAGA! Ponieważ transformator ma być zasilany z 220V, w trakcie pomiarów, należy zastosować szczególną ostrożność.

220V

Rys. 7. Potrajacz napięcia.

4.8. Stabilizator na diodzie Zenera.

Zrealizować i sprawdzić działanie układu stabilizatora na diodzie Zenera pokazany na rys. 8.

Na wejście układu należy podać z generatora stały sygnał Uo z nałożonym sygnałem zmiennym o niewielkiej amplitudzie Ui.

Rys. 8. Stabilizator na diodzie Zenera.

Strona: 4(5)

Pracownia Elektroniczna Instytut Fizyki Doświadczalnej UG

4.9. Stabilizator scalony 78xx.

W układzie jak na rys. 9 zmierzyć charakterystykę prądowo-napięciową stabilizatora LM7805.

Na wejście układu należy podać z generatora stały sygnał Uo z nałożonym sygnałem zmiennym o niewielkiej amplitudzie Ui. Porównać napięcia tętnień na wejściu i wyjściu stabilizatora scalonego i na diodzie Zenera. Wyciągnąć wnioski.

7805

Rys. 9. Scalony stabilizator LM7805.

4.10. Zasilacz kalkulatorowy.

Zaprojektować i zrealizować i sprawdzić działanie układu zasilacza kalkulatorowego, którego schemat przedstawiony jest na rys. 10. UWAGA! Ponieważ transformator ma być zasilany z 220V, w trakcie pomiarów, należy zastosować szczególną ostrożność.

220V

7805

Rys. 10. Zasilacz kalkulatorowy ze stabilizatorem LM7805.

5. Przyrządy

Zasilacz, transformator, generator, miernik uniwersalny, oscyloskop.

6. Literatura

P.Horowitz, W.Hill, „Sztuka elektroniki”, WKŁ 1995, ISBN 83-206-1128-8, Tom 1, str.55-64.

R.Śledziewski, „Elektronika dla fizyków”, PWN 1982, ISBN 83-01-04076-9, str.32-36, 55-62, 228-235.

Strona: 5(5)