Politechnika Świętokrzyska w Kielcach
Laboratorium Podstaw Elektroniki 2
Nr ćwiczenia: 1	Temat: Badanie diod półprzewodnikowych	Grupa:
Data wykonania:	Wykonawcy:	Zespół:
Data oddania:		Ocena:

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest poznanie własności i wyznaczenie charakterystyk napięciowo-prądowych diod prostowniczych, elektroluminescencyjnych i Zenera oraz wybranych parametrów badanych elementów.

2. Schematy pomiarowe

a) Układy do wyznaczania charakterystyk diod w kierunku przewodzenia
(1-dioda prostownicza, 2-dioda elektroluminescencyjna, 3-dioda Zenera)

b) Układy do wyznaczania charakterystyk diod w kierunku zaporowym (1-dioda prostownicza, 2-dioda zenera)

3. Tabele pomiarowe
   
   a) Pomiary charakterystyk diod prostowniczych, elektroluminescencyjnych i Zenera w kierunku przewodzenia
   
   

   Lp.	1N4002 -D3 (Si)		DZG7 -D2 (Ge)		D5 (Zenera 3V9)		D6 (Zenera 5V6)		D7 (LED blue)
   	IF [mA]	UF [V]	IF [mA]	UF [mV]	IF [mA]	UF [V]	IF [mA]	UF [V]	IF [mA]	UF [V]
   1.	0,1	0,45	0,1	65	0,1	0,575	0,1	0,57	0,1	2,96
   2.	1	0,55	1	155	0,2	0,6	0,2	0,59	0,2	3,06
   3.	2	0,59	2	188	0,4	0,617	0,4	0,61	0,4	3,15
   4.	4	0,62	4	220	0,6	0,628	0,6	0,621	0,6	3,2
   5.	6	0,64	6	240	0,8	0,636	0,8	0,628	0,8	3,24
   6.	8	0,65	8	254	1	0,642	1	0,634	1	3,26
   7.	10	0,66	10	265,5	2	0,660	2	0,653	2	3,35
   8.	12	0,67	12	275	3	0,671	3	0,663	3	3,4
   9.	14	0,68	14	282,8	4	0,678	4	0,669	4	3,45
   10.	16	0,687	16	289	5	0,684	5	0,676	5	3,49
   11.	18	0,692	18	295,7	6	0,688	6	0,681	6	3,53
   12.	20	0,697	20	301	7	0,692	7	0,685	7	3,56
   13.	22	0,7	22	306,5	8	0,696	8	0,688	8	3,6
   14.	24	0,705	24	311	9	0,699	9	0,691	9	3,63
   15.	26	0,709	26	315	10	0,702	10	0,694	10	3,65

   b) Pomiary charakterystyk diod prostowniczych, elektroluminescencyjnych i Zenera w kierunku zaporowym

   Lp.	1N4002 -D3 (Si)		DZG7 -D2 (Ge)		D7 (LED blue)		D5 (Zenera 3V9)		D6 (Zenera 5V6)
   	UR [V]	IR [uA]	UR [V]	IR [uA]	UR [V]	IR [uA]	IR [mA]	UR [V]	IR [mA]	UR [V]
   1.	-2	0	-2	20	-0,2	0	-0,1	1,6	-0,1	5,16
   2.	-4	0	-4	20,4	-0,4	0	-1	2,16	-1	5,51
   3.	-6	0	-6	20,7	-0,6	0	-2	2,35	-2	5,52
   4.	-8	0	-8	21	-0,8	0	-4	2,55	-4	5,52
   5.	-10	0	-10	21,3	-1	0	-6	2,67	-6	5,53
   6.	-12	0	-12	21,7	-1,2	0	-8	2,76	-8	5,53
   7.	-14	0	-14	22,5	-1,4	0	-10	2,84	-10	5,53
   8.	-16	0	-16	23,5	-1,6	0	-12	2,89	-12	5,53
   9.	-18	0	-18	25,6	-1,8	0	-14	2,95	-14	5,53
   10.	-20	0	-20	33	-2	0	-16	2,99	-16	5,54
   11.	-22	0	-22	37	-2,5	0	-18	3	-18	5,54
   12.	-24	0	-24	41,5	-3	0	-20	3,07	-20	5,54
   13.	-26	0	-26	45,5	-3,5	0	-22	3,1	-22	5,54
   14.	-28	0	-28	48	-4	0	-24	3,13	-24	5,54
   15.	-30	0	-30	51	-5	0	-26	3,16	-26	5,54

4. Charakterystyki (załączone na końcu sprawozdania)
   a) Charakterystyki diod w kierunku przewodzenia

b) Charakterystyki diod w kierunku zaporowym

3. Przykładowe obliczenia
   a) Obliczanie rezystancji statycznej i dynamicznej w kierunku przewodzenia:
   -dioda prostownicza krzemowa 1N4002 -D3 w punkcie P(10mA)
   
   
   -dioda prostownicza germanowa DZG7 -D2 w punkcie P(10mA)
   
   
   -dioda LED niebieska w punkcie P(5mA):
   
   
   
   b) Obliczanie rezystancji statycznej i dynamicznej w kierunku zaporowym:
   -dioda Zenera D5 3V9 w punkcie P(10mA)
   
   
   -dioda Zenera D6 5V6 w punkcie P(10mA)
   
   

3. Uwagi i wnioski

Podczas ćwiczenia przebadano jedną diodę prostowniczą krzemową, jedną germanową, dwie diody Zenera (3V9 i 5V6) oraz niebieską diodę LED.

Uzyskane charakterystyki prądowo-napięciowe diod badanych w kierunku przewodzenia są zgodne z przewidywanymi. Dioda prostownicza krzemowa oraz obie diody Zenera zaczęły się „otwierać” przy podaniu na ich zaciski napięcia o wartości 0,6-0,7V, dioda germanowa już przy 0,2-03V, natomiast niebieska dioda LED przy wartości napięcia równej około 3,4V (napięcie zależne od koloru diody, dla niebieskiej jest to pow.3V).

Podczas badania diod w kierunku zaporowym zauważono, że ani dioda prostownicza krzemowa, ani dioda LED nie ulegają przebiciu przy zadanych napięciach wstecznych (Prąd wsteczny równy 0). Dioda germanowa zaczęła zaś przewodzić prąd rzędu do -51uA(przy napięciu U_R =-30V). Wykres tego prądu w funkcji napięcia wstecznego jest jednak dość nieregularny. Zapewne spowodowane jest to zarówno niedokładnością pomiaru jak i być może wiekiem oraz indywidualnymi właściwościami badanego elementu (elementy rzeczywiste różnią się nieznacznie swoimi właściwościami już na etapie produkcji).

Diody Zenera (szczególnie 3V9) badane w kierunku zaporowym „obcinały napięcie” do zbyt niskiego poziomu w porównaniu z ich wartościami nominalnymi.
Zapewne jest to spowodowane wiekiem, nagrzewaniem się badanych elementów i poziomem ich zużycia.

Rezystancja dynamiczna dla elementów liniowych takich jak rezystor jest teoretycznie stała i równa rezystancji statycznej. Wyznaczana dla diody informuje w jakim stopniu dioda „jest otwarta” w danym punkcie pracy. Duża rezystancja dynamiczna diody oznacza, że potrzeba stosunkowo dużej zmiany napięcia aby zmienić płynący przez nią prąd, czyli dioda w danym punkcie nie przewodzi w pełni.

Idąc tym tokiem myślenia i badając charakterystyki diod można wysnuć wniosek, że im bliżej początku układu współrzędnych znajduje się dany punkt pracy, tym rezystancja dynamiczna danej diody będzie większa. Odnosząc się do sporządzonych obliczeń można stwierdzić np., że dioda Zenera 5V6 spolaryzowana w kierunku zaporowym, w punkcie P(10mA) jest w pełni otwarta, bo jej rezystancja dynamiczna jest równa 0. W praktyce oznacza to, że bardzo niewielki wzrost napięcia U_B powoduje duży wzrost prądu wstecznego.

Zespół nr 3 Badanie diod półprzewodnikowych str. 4 z 4