Politechnika Śląska

Wydział Transportu

Tychy

Laboratorium z Inżynierii Materiałowej

SPRAWOZDANIE

Temat ćwiczenia : Badanie właściwości elektrycznych materiałów.

Grupa TT 11

1. Dąbkowski Marcin

2. Kulczak Andrzej

3. Osmólska Anna

4. Sienkiewicz Patryk

1. Wstęp

W najrozmaitszych urządzeniach, począwszy od radia, a skończywszy na samochodzie, można spotkać różnokolorowe światełka sygnalizacyjne. Zwykle są to półprzewodnikowe diody świecące, znane także pod nazwą LED (Light Emitting Devices). Są one niezwykle popularne za sprawą niskiej ceny (kilkanaście groszy za sztukę) oraz niezawodności. Obecnie są produkowane półprzewodnikowe diody świecące o barwie czerwonej, pomarańczowej, żółtej, zielonej, a nawet niebieskiej, oraz diody pracujące w podczerwieni.

Diody świecące są zasilane napięciem w kierunku przewodzenia na tyle dużym, że przyspieszane elektrony w trakcie zderzeń wytwarzają pary elektron - dziura. Tym procesom tworzenia par elektron - dziura towarzyszą procesy odwrotne (tzw. rekombinacja), w których elektrony mogą ponownie obsadzić dziurę. Każdemu aktowi rekombinacji towarzyszy emisja fotonu o energii hv ≈ E_przerw . Tak więc częstotliwość (barwa) emitowanego światła zależy od przerwy energetycznej, która jest charakterystyczna dla danego materiału półprzewodnikowego.

2. Cele ćwiczenia

Celem ćwiczenia było zapoznanie się z właściwościami elektrycznych materiałów. Badaniu podano półprzewodniki świecące barwy: żółtej, czerwonej, niebieskiej, zielonej, białej.

3. Przebieg ćwiczenia

Przeprowadzenie ćwiczenia polegało na zebraniu danych z mierników elektrycznych, które wskazywały napięcie i natężenie dla pięciu diod świecących. Poprzez zmane natężenia za pomocą pokrętła odczytywano napięcie na mierniku elektrycznym.

Po zebraniu danych (zamieszone w tablicach 1, 2, 3, 4, 5) sporządzono:

1. wykres nr 1 zależności napięcia od natężenia dla pięciu diod.

2. Wykres nr 2 zależności napięcia od oporu dla pięciu diod

• aby wyznaczyć opór zastosowano wzór:

3. Wykres nr 3 zależności napięcia od konduktancji dla pięciu diod

• aby wyznaczyć konduktancje zastosowano wzór:

4. Wnioski

Im dioda silnie świeci, płynie przez nią prąd o natężeniu kilkudziesięciu miliamperów.

Wraz z spadkiem natężenia spadało napięcie.

Półprzewodnikowe źródła światła świecą najjaskrawiej ze wszystkich znanych sztucznych źródeł. Ponadto czas załączania półprzewodnikowego elementu świecącego jest ograniczany tylko ruchliwością nośników elektrycznych w danym półprzewodniku, a nie bezwładnością cieplną elementu i jest z reguły bardzo krótki (zwykle rzędu pojedynczych nanosekund).

Wyniku badani prowadzonych przez wiele lat zostały stworzone różne typy diod o różnym zastosowaniu:

• IR - emitujące promieniowanie podczerwone - wykorzystywane w łączach światłowodowych, a także w urządzeniach zdalnego sterowania

• HBLED, High Brightness LED - diody o wysokiej jasności świecenia; za takie uważa się, których jasność przekracza 0.2 cd; znajdują one zastosowanie w miejscach, gdzie zwykle używa się tradycyjnych źródeł światła - w sygnalizacji ulicznej, w oświetleniu pojazdów, w latarkach

• tricolor LED - dioda mająca struktury do generowania trzech podstawowych barw (czerwony, zielony, niebieski), a co za tym idzie, przez możliwość ich mieszania, praktycznie dowolnej barwy

• warm white LED - dioda LED generująca światło bardzo zbliżone do światła żarówki (temperatura barwy 3500 K, odpowiednio dobrana jaskrawość)

---