1. Cel ćwiczenia :
Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z własnościami diod półprzewodnikowych
ze szczególnym uwzględnieniem wpływu temperatury na ich własności.
2. Opis układu pomiarowego:
W trakcie ćwiczenia wyznaczaliśmy charakterystyki prądowo-napięciowe
czterech diod:
a) germanowej OY 110
b) prostowniczej krzemowej BYP 680
c) Zenera BZP 620-C5V6
d) Zenera BZP 620-C11
Do wyznaczenia charakterystyk w kierunku przewodzenia wykorzystywaliśmy
układ pomiarowy przedstawiony na rys. 1. Prąd ustawialiśmy za pomocą
zasilacza ze stabilizacją prądu wyjściowego /z ogranicznikiem prądowym/
Do wyznaczenia charakterystyk w kierunku zaporowym wykorzystywaliśmy
zasilacz stabilizowany z płynnie regulowanym napięciem wyjściowym.
Pomiary charakterystyk przeprowadzaliśmy dla trzech wartości temperatury,
która była ustalana i stabilizowana za pomocą specjalnego układu.
3. Tabele pomiarowe:
Kierunek przewodzenia:
|
|
T=40°C |
T=60°C |
|||||||||
|
a |
b |
c |
d |
a |
b |
c |
d |
a |
b |
c |
d |
JD [mA] |
UD [V] |
UD [V] |
UD [V] |
UD [V] |
UD [V] |
UD [V] |
UD [V] |
UD [V] |
UD [V] |
UD [V] |
UD [V] |
UD [V] |
4 |
0.18 |
0.57 |
0.65 |
0.65 |
0.15 |
0.51 |
0.62 |
0.53 |
0.12 |
0.47 |
0.58 |
0.49 |
6 |
0.2 |
0.59 |
0.66 |
0.66 |
0.17 |
0.53 |
0.63 |
0.55 |
0.14 |
0.49 |
0.6 |
0.51 |
8 |
0.21 |
0.6 |
0.67 |
0.66 |
0.18 |
0.55 |
0.64 |
0.56 |
0.15 |
0.5 |
0.61 |
0.52 |
10 |
0.23 |
0.61 |
0.68 |
0.67 |
0.19 |
0.56 |
0.65 |
0.57 |
0.16 |
0.52 |
0.62 |
0.53 |
20 |
0.26 |
0.64 |
0.7 |
0.69 |
0.23 |
0.59 |
0.67 |
0.6 |
0.2 |
0.55 |
0.64 |
0.56 |
30 |
0.28 |
0.66 |
0.71 |
0.7 |
0.25 |
0.61 |
0.68 |
0.62 |
0.22 |
0.58 |
0.65 |
0.58 |
40 |
0.3 |
0.67 |
0.72 |
0.71 |
0.26 |
0.63 |
0.69 |
0.64 |
0.23 |
0.59 |
0.66 |
0.6 |
60 |
0.32 |
0.68 |
0.73 |
0.72 |
0.29 |
0.64 |
0.71 |
0.67 |
0.26 |
0.61 |
0.67 |
0.62 |
80 |
0.34 |
0.7 |
0.73 |
0.73 |
0.3 |
0.66 |
0.72 |
0.68 |
0.28 |
0.63 |
0.68 |
0.64 |
100 |
0.35 |
0.71 |
0.74 |
0.74 |
0.32 |
0.67 |
0.72 |
0.7 |
0.29 |
0.64 |
0.69 |
0.66 |
a) OY 110
b) BYP 680
c) BZP 620 C5V6
d) BZP 620 C11
Kierunek zaporowy:
Dioda OY110:
UD [V] |
JD [mA] |
JD [mA] |
JD [mA] |
1 |
85 |
90 |
340 |
2 |
120 |
105 |
380 |
4 |
185 |
135 |
440 |
5 |
215 |
150 |
480 |
6 |
240 |
175 |
520 |
8 |
295 |
230 |
610 |
10 |
350 |
335 |
760 |
12 |
500 |
450 |
1020 |
14 |
950 |
870 |
1400 |
16 |
1300 |
1200 |
|
Dioda BYP 620 C5V6:
T=20°C |
T=40°C |
T=60°C |
|||
UD [V] |
JD [mA] |
UD [V] |
JD [mA] |
UD [V] |
JD [mA] |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
2 |
0 |
2 |
0 |
2 |
0.01 |
4 |
0.25 |
4 |
1.8 |
3 |
0.14 |
5 |
3 |
4.88 |
19 |
4 |
2.7 |
5.51 |
18 |
|
|
4.78 |
10.9 |
Dioda BYP 620 C11
T=20°C |
T=40°C |
T=60°C |
|||
UD [V] |
JD [mA] |
UD [V] |
JD [mA] |
UD [V] |
JD [mA] |
4 |
0 |
5 |
0 |
5 |
0 |
6 |
0 |
6 |
0.04 |
6 |
0 |
8 |
0 |
8 |
0.13 |
8 |
0.3 |
10 |
0.2 |
10 |
0.6 |
10 |
1.2 |
10.8 |
11.7 |
11.8 |
11 |
11.26 |
10.9 |
5. Wnioski i spostrzeżenia:
Jak widać z wykonanych w oparciu o pomiary wykresów parametry diod
w znacznym stopniu zależą od temperatury. W kierunku przewodzenia
napięcie na przewodzącej diodzie spada wraz ze wzrostem temperatury.
Dla kierunku zaporowego wpływ temperatury na parametry jest uzależniony
od typu diody
a) Dioda germanowa OY 110:
W kierunku przewodzenia spadek napięcia wyniósł około 0.3 V i malał
wraz ze wzrostem temperatury.
W kierunku zaporowym prąd wsteczny rósł wraz ze wzrostem temperatury
i wzrostem napięcia polaryzującego osiągając wartość maksymalną
około 1.3 mA dla napięcia 14 V i temperatury 60°C. Jest to wartość bardzo
duża, która wyklucza taką diodę z wielu zastosowań.
Z powodu bardzo znacznego wzrostu prądu wstecznego w przypadku wzrostu
temperatury diod germanowych nie można stosować w temperaturze większej
niż 70°C. Zaletą diod germanowych jest mały spadek napięcia na
przewodzącym złączu, co jest ważne przy zasilaniu urządzenia z baterii.
b) Dioda prostownicza krzemowa BYP 680:
W kierunku przewodzenia spadek napięcia wyniósł około 0.6-0.7 V, co jest
wartością charakterystyczną dla tego typu diod. Napięcie na przewodzącej
diodzie spadało wraz ze wzrostem temperatury.
W kierunku zaporowym nie dokonaliśmy pomiarów ze względu na zbyt małą
czułość używanego mikroamperomierza. / spodziewany prąd wsteczny
mógł mieć wartość do około kilkudziesięciu mA./.
c) Dioda Zenera BYP 620 C5V6:
W kierunku przewodzenia dioda ta zachowywała się jak zwykła dioda
krzemowa: spadek napięcia około 0.6-0.7 V, malejący wraz ze wzrostem
temperatury.
W kierunku zaporowym można zauważyć wzrost prądu wstecznego
przy napięciu około 4.5-5 V do wartości nawet 17 mA.
Jak widać z wykresu napięcie zenera zależy od temperatury i rośnie
wraz ze wzrostem temperatury. Dla temperatury 20°C badaliśmy
inną diodę i spadek napięcia na niej nie był taki sam jak dla diody umieszczonej
na termostacie. Wynika to z rozrzutu parametrów który może wynosić nawet 10%.
d) Dioda Zenera BYP 620 C11:
W kierunku przewodzenia dioda ta zachowywała się jak zwykła dioda
krzemowa: spadek napięcia około 0.6-0.7 V, malejący wraz ze wzrostem
temperatury.
W kierunku zaporowym można zauważyć wzrost prądu wstecznego
przy napięciu około 11 V do wartości 12 mA.
Również dla tej diody napięcie wsteczne rośnie wraz ze wzrostem temperatury,
co potwierdza wiadomości teoretyczne.