Wykonanie ćwiczenia

Rodzina charakterystyk U₀ = f(U_we) przy I₀ = const.

Obserwacje i wnioski:

Patrząc na powyższy wykres widzimy, że napięcie U₀ rośnie proporcjonalnie wraz ze wzrostem napięcia U_we, dla wszystkich stałych wartości prądu. Przy większych wartościach prądu, wartości napięcia U₀ nieznacznie maleją. Dzieje się tak jednak tylko do pewnego punktu – gdy napięcie wejściowe osiąga wartość w przybliżeniu równą 6,2 V (czyli napięcie Zenera), krzywe ulegają załamaniu i zaczynają się na siebie nakładać, czyli wartości napięcia obciążenia przyjmują w przybliżeniu takie same wartości niezależnie od różnych wartości natężenia prądu.

Wyznaczenie rodziny charakterystyk:

Uo = f(I_O) przy Uwe= const.

Io = f(U_O) przy Uwe= const.

Io + IZ = f(U_O) przy Uwe= const.

Wykres rodziny charakterystyk U₀=f(I₀) przy U_we =const.

Obserwacje i wnioski:

Na podstawie powyższego wykresu obserwujemy, że dla każdej z charakterystyk, napięcie obciążenia spada wraz ze wzrostem wartości natężenia prądu I_o. Jednak dla większych wartości napięcia U_we, wraz ze wzrostem prądu, napięcie obciążenia spada znacznie wolniej niż przy małych wartościach tego napięcia. Najszybszy spadek widzimy gdy napięcie wejściowe wynosi 7V, a najmniejszy – bardzo powolny spadek jest dla napięcia wejściowego równego 18 V przy takich samych wartościach prądu I_o.

Wspólny wykres charakterystyki I_we=f(U₀) przy U_we=const. dla U_we = 12V, 14V, 18V.

Wspólne wykresy charakterystyk:

I_we=f(U₀) przy U_we=const.

I₀=f(U₀) przy U_we=const.

I_z=f(U₀) przy U_we=const.

• Dla U_we = 12V

• Dla U_we = 14V

• Dla U_we = 18V

Obserwacje i wnioski:

Dla każdego z powyższych wykresów prąd I_o maleje wraz ze wzrostem napięcia obciążenia, natomiast prąd I_z rośnie wraz ze wzrostem tego napięcia. Wartość natężenia wejściowego jest sumą tych dwóch prądów, zatem wykres I_we leży ponad charakterystykami I_o oraz I_z i jest on bardzo zbliżony do liniowego dla wszystkich trzech rozpatrywanych przypadkach.

Wyznaczanie współczynnika stabilizacji dla różnych wartości Io.

Współczynnik stabilizacji wyznaczamy ze wzoru:

K =$\ \frac{\text{Uo}}{\text{Uwej}}$

• Współczynnik stabilizacji dla I_o= 1 mA

Uwe[V]	2,8	3	4	5	6	7	8	9	10	12	14	16	18
U0[V]	2,344	2,557	3,553	4,57	5,55	6,12	6,18	6,21	6,23	6,28	6,31	6,35	6,39
K	-	1,065	0,996	1,017	0,98	0,57	0,06	0,03	0,02	0,025	0,015	0,02	0,02

• Współczynnik stabilizacji dla I_o= 1,5 mA

Uwe[V]	2,8	3	4	5	6	7	8	9	10	12	14	16	18
U0[V]	2,109	2,282	3,337	4,26	5,27	6,06	6,17	6,2	6,22	6,27	6,31	6,34	6,38
K	-	0,865	1,055	0,923	1,01	0,79	0,11	0,03	0,02	0,025	0,02	0,015	0,02

• Współczynnik stabilizacji dla I_o= 2 mA

Uwe[V]	2,8	3	4	5	6	7	8	9	10	12	14	16	18
U0[V]	1,836	2	3,076	4,03	5,05	5,97	6,16	6,19	6,22	6,26	6,3	6,34	6,38
K	-	0,82	1,076	0,954	1,02	0,92	0,19	0,03	0,03	0,02	0,02	0,02	0,02

Wykres K=f(U_wej) dla różnych wartości I₀.

Wnioski i obserwacje:

Współczynnik stabilizacji dla wartości prądu I_o =1mA; 1,5mA; 2mA w zależności od napięcia wejściowego na początku przyjmuje różne wartości – wykresy raz rosną, raz maleją. Natomiast gdy napięcie wejściowe osiągnie napięcie Zenera obserwujemy gwałtowny spadek tego współczynnika we wszystkich trzech charakterystykach. Powyżej napięcia wejściowego 7V widzimy, że współczynnik K przyjmuje wartości bardzo zbliżone do zera.

Wyjściowa rezystancja dynamiczna dla różnych wartości U_we.

Wyjściową rezystancję dynamiczną obliczamy ze wzoru:

R_wy =$\ \frac{\text{Uo}}{\text{Io}} = |\frac{\text{Uo}}{\text{Io}}|$

• Dla U_we = 7 V

I0 [mA]	0,75	1	2	4	6	8	10	15
U0 [V]	6,13	6,12	5,98	5,16	4,23	3,35	2,29	0,3
Rwy [Ω]	-	0,04	0,14	0,41	0,465	0,44	0,53	0,398

• Dla U_we = 9 V

I0 [mA]	0,75	1	2	4	6	8	10	15
U0 [V]	6,21	6,21	6,2	6,17	6,02	5,25	4,4	1,62
Rwy [Ω]	-	0	0,01	0,015	0,075	0,385	0,425	0,556

• Dla U_we = 12 V

I0 [mA]	0,75	1	2	4	6	8	10	15
U0 [V]	6,28	6,28	6,27	6,25	6,23	6,21	6,16	5,1
Rwy [Ω]	-	0	0,01	0,01	0,01	0,01	0,025	0,212

• Dla U_we = 14 V

I0 [mA]	0,75	1	2	4	6	8	10	15
U0 [V]	6,33	6,33	6,32	6,3	6,28	6,26	6,25	6,18
Rwy [Ω]	-	0	0,01	0,01	0,01	0,01	0,005	0,014

• Dla U_we = 18 V

I0 [mA]	0,75	1	2	4	6	8	10	15
U0 [V]	6,41	6,41	6,41	6,39	6,37	6,36	6,34	6,28
Rwy [Ω]	-	0	0	0,01	0,01	0,005	0,01	0,012

Wykres R_wy =f(I₀) dla różnych wartości U_we.

Rezystancja wyjściowa dla poszczególnych wartości U_we w zależności od natężenia prądu I_o przyjmuje wartości nie przekraczające 0,6 [Ω], zatem są to wartości bardzo bliskie zeru. Jak widać duży wpływ ma wartość napięcia wejściowego, im jest większa tym jest większy spadek rezystancji.