background image

1. Cel ćwiczenia 

 
 

Celem  ćwiczenia  było  wyznaczenie  charakterystyk  elementów  półprzewodnikowych 

jakimi są diody.  
 

Podstawę większości diod  półprzewodnikowych stanowi złącze p-n. Ze względu na ich 

zastosowanie  wyróżnia  się  między  innymi  diody  prostownicze  i  stabilizacyjne,  które  będą 
badane podczas ćwiczenia.  
 

a)                           b) 

                                       

            

 

Rysunek 1. Symbole diody prostowniczej (a)  i diody Zenera  (b). 

 
Wyprowadzenie diody A to anoda, a wyprowadzenie K – katoda.  
 

Jeżeli do anody doprowadzi  się  napięcie dodatnie względem katody (U

AK

>0), to będzie 

ona  spolaryzowana  w  kierunku  przewodzenia  i  prąd  popłynie  od  anody  do  katody.  Przy 
ujemnych wartościach U

AK

  dioda jest spolaryzowana zaporowo i płynie przez nią tzw. prąd 

wsteczny,  zwykle  o  kilka  rzędów  mniejszy  niż  prąd  przewodzenia.  Wartość  napięcia 
zaporowego  nie  może  przekroczyć  pewnej  granicy  -  tak  zwanego  napięcia  przebicia,    gdyż  
wówczas  popłynie  prąd  porównywalny  z  prądem  w  kierunku  przewodzenia. Najczęściej  
powoduje  to  uszkodzenie  diody,  z  wyłączeniem  przypadku,  gdy  mamy  do czynienia z 
diodą  Zenera  (stabilizatorem),  w  której  napięcie  przebicia  wykorzystywane  jest  do 
stabilizacji. 
 

Stabilizacja  na  diodzie  Zenera  polega  na  wykorzystaniu  przebicia  przy  polaryzacji 

wstecznej  diody,  charakteryzującego  się  tym,  że  dużym  zmianom  prądu  diody  towarzyszą 
małe zmiany spadku napięcia.  
 
 

2. Stanowisko pomiarowe 
 

 

Podczas  pomiarów  badano  dwie  diody:  zwykłą(prostowniczą)  i  Zenera.  Za  pomocą 

potencjometru  zmieniano  napięcie  na  elektrodach  diody,  jednocześnie  obserwując  zmiany 
prądu diody.  

 

Rysunek 2. Układ pomiarowy z diodą w kierunku przewodzenia (  - prąd przewodzenia, 

 - 

napięcie przewodzenia). 

 

Rysunek 3. Układ pomiarowy z diodą w kierunku zaporowym (  - prąd wsteczny, 

 - 

napięcie wsteczne). 

background image

 

Za pomocą przełącznika i zworek umieszczonych na płytce zestawiano układ pomiarowy 

dla kierunku przewodzenia (F) i zaporowego (R).  
 

 

Rysunek 4.  Płytka do badania charakterystyk diod. 

 
 

3. Pomiary.  

Dioda I - prostownicza

 

 

 

Dioda II - Zenera

 

U / V 

/ mA 

U / V 

I / mA 

0,790

 

120,1

 

0,843

 

126,0

 

0,790

 

113,0

 

0,839

 

116,6

 

0,794

 

108,0

 

0,835

 

108,0

 

0,793

 

102,0

 

0,834

 

101,0

 

0,790

 

96,4

 

0,830

 

92,3

 

0,787

 

89,6

 

0,828

 

83,8

 

0,785

 

85,4

 

0,826

 

78,4

 

0,778

 

79,6

 

0,822

 

70,7

 

0,777

 

73,8

 

0,818

 

62,6

 

0,775

 

68,1

 

0,813

 

55,7

 

0,771

 

61,9

 

0,808

 

49,1

 

0,766

 

55,6

 

0,806

 

42,8

 

0,761

 

49,6

 

0,800

 

35,4

 

0,757

 

44,1

 

0,796

 

32,2

 

0,749

 

37,6

 

0,788

 

25,4

 

0,740

 

30,9

 

0,783

 

20,3

 

0,733

 

25,1

 

0,776

 

16,0

 

0,724

 

20,0

 

0,765

 

10,6

 

0,712

 

14,7

 

0,757

 

7,9

 

0,698

 

10,3

 

0,749

 

6,0

 

0,689

 

8,0

 

0,739

 

4,2

 

0,672

 

5,2

 

0,720

 

2,1

 

0,646

 

2,7

 

0,703

 

1,0

 

0,584

 

0,5

 

0,405

 

0

 

0,405

 

0

 

-1,96

 

-0,0003

 

background image

-1,260

 

-0,0002

 

-4,52

 

-0,0015

 

-1,270

 

-0,0002

 

-5,12

 

-0,0059

 

-1,680

 

-0,0003

 

-6,00

 

-0,142

 

-2,000

 

-0,0003

 

-6,02

 

-0,311

 

-2,360

 

-0,0003

 

-6,30

 

-13

 

-2,590

 

-0,0004

 

-6,51

 

-72

 

-2,980

 

-0,0004

 

-6,66

 

-115

 

-3,330

 

-0,0005

 

-6,82

 

-166

 

-3,660

 

-0,0005

 

-7,05

 

-236

 

-3,980

 

-0,0006

 

-7,13

 

-272

 

-4,290

 

-0,0006

 

-4,690

 

-0,0007

 

(Wartości ujemne 
napięcia oraz 
natężenia są dla 
kierunku 
zaporowego)

 

-4,990

 

-0,0007

 

-5,300

 

-0,0008

 

-5,630

 

-0,0008

 

-5,950

 

-0,0009

 

-6,250

 

-0,0009

 

-6,470

 

-0,0009

 

-6,700

 

-0,001

 

-7,000

 

-0,001

 

-7,260

 

-0,001

 

 
 

4. Obliczenia.  

Wykres  1. Charakterystyka diody I - prostowniczej

 

 

= 120 mA 

= 0,1 ∙

= 12 mA 

Dla 

= 12 mA  napięcie przewodzenia wynosi ok.  

= 0,7 V.  

-10

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

-7,5

-7

-6,5

-6

-5,5

-5

-4,5

-4

-3,5

-3

-2,5

-2

-1,5

-1

-0,5

0

0,5

1

1,5

I / mA

U / V

I = f(U)

I

F

U

F

I

Fmax

background image

Wykres  2. Charakterystyka diody II - Zenera. 

 

 

= 126 mA 

= 0,1 ∙

= 12,6 mA 

Dla 

= 12,6 mA  napięcie przewodzenia wynosi ok.  

= 0,8 V.  

 
Dla  

= 5 mA (przyjętego na podstawie danych katalogowych zamieszczonych w instrukcji) 

napięcie przebicia, zwane napięciem Zenera, wynosi ok.  

= 6,2 V.  

 
 

5. Wnioski.  

 

 

 

Otrzymana  wartość  napięcia  przewodzenia 

= 0,7  V  pozwala  stwierdzić,  że  badana 

dioda  prostownicza  była  diodą  krzemową,  ponieważ  jej  napięcie  przewodzenia  zawiera  się 
pomiędzy  0,5V  a  0,8V.    Dioda  ta  w  kierunku  przeciwnym  prawie  nie  przewodzi  prądu 
(wartości odczytane z amperomierza wynosiły  kilka mikroamperów).  
 

Dla  diody  Zenera  charakterystyka  napięciowa  w  kierunku  przewodzenia  jest  podobna, 

jednakże  w  przypadku  podłączenia  jej  zaporowo,  można  zaobserwować,  że  przy  pewnym 
napięciu  wstecznym  U

następuje  gwałtowny  przyrost  prądu 

∆   już  dla  niewielkich  zmian 

napięcia 

∆ . Świadczy to o właściwościach stabilizacyjnych diody (bardziej gwałtowny skok 

wykresu).   

-280

-260

-240

-220

-200

-180

-160

-140

-120

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

100

120

140

-7,5

-7

-6,5

-6

-5,5

-5

-4,5

-4

-3,5

-3

-2,5

-2

-1,5

-1

-0,5

0

0,5

1

1,5

I / mA

U / V

I = f(U)

U

Z

ΔI

ΔU

I

F

U

F

I

Fmax