SPRAWOZDANIE M5  Charakterystyki podstawowych elementów
elektronicznych
IMIR, AiR Grupa dziekanatowa: E1 Grupa laboratoryjna: C
Data wykonania ćw.: 13.05.2015
----------------------
Prowadzący zajęcia: dr Jakub Kowalski
Tradycyjna metoda pomiaru
Elementy półprzewodnikowe zazwyczaj nie mają stałej wartości oporu elektrycznego, dlatego też,
aby je scharakteryzować, wyznacza się ich charakterystykę prądowo-napięciową, czyli wykres
zależności płynącego przez nie prądu do napięcia na tym elemencie. Układ do takiego pomiaru może
wyglądać następująco:
A
V
R
R
W tym przypadku podłączono diodę. Za pomocą opornicy suwakowej regulujemy napięcie i
odczytujemy wartość natężenia i zaznaczamy na wykresie. Należy wykonać w ten sposób kilkadziesiąt
pomiarów, równie podłączając diodę w przeciwnym kirunku. Otrzymany wykres to właśnie
charakterystyka prądowo-napięciowa.
Jednak ze względu na czasochłonność nie zastosowaliśmy tej metody w laboratorium.
5.1. Pomiar charakterystyk I = I (U) diod i tyrystora
Diody
Idealna dioda przewodzi prąd tylko w jednym kierunku (ma przy płynięciu prądu w jednym
kierunku  kierunku przewodzenia  zerowy opór, a w przeciwnym  zaporowym 
nieskończony). Jednak w rzeczywistości jest inaczej. Przy podłączeniu zgodnie z kierunkiem
przewodzenia występują pewne straty napięcia, a w kierunku zaporowym bardzo duży opór.
Gdy do diody przyłożymy zbyt duże napięcie w kierunku zaporowym może nastąpić
przebicie.
Za pomocą poniższego układu badaliśmy diody: krzemową, germanową i Zenera.
Przyłożone napięcie przemienne analizował komputer. Pozwoliło to na stworzenie wykresów
składających się z ponad 2000 punktów każdy w krótkim czasie.
Charakterystyka prądowo-napięciowa diody
germanowej
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
-10 -8 -6 -4 -2 0 2
-1
Napięcie w kierunku przewodznia [V]
Dioda germanowa charakteryzuje się niewielkim spadkiem napięcia w kierunku przewodzenia (ok.
0,2V). Przy napięciu przyłożonym w stronę przewodzenia następuje gwałtowny wzrost natężenia.
Natężenie prądu [A]
Charakterystyka prądowo-napięciowa diody
krzemowej
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
-10 -8 -6 -4 -2 0 2
-1
Napięcie w kierunku przewodzenia [V]
Dioda krzemowa charakteryzuje się spadkiem napięcia w kierunku przewodzenia ok 0,6V. Gdy
napięcie zaporowe przekroczy dopuszczalną wartość dioda ulega zniszczeniu. Obecnie jest
powszechnie stosowana, wyparła diodę germanową m. in. ze względu na cenę.
Charakterystyka prądowo-napięciowa diody Zenera
10
8
6
4
2
0
-5 -4 -3 -2 -1 0 1 2
-2
-4
-6
Napięcie w kirunku przewodzenia [V]
Dioda Zenera nie różni się od pozostałych badanych diod kształtem charakterystyki w kierunku
przewodzenia. Jednak gdy przekroczymy pewną wartość zwaną  prądem przebicia zaczyna
przewodzić prąd w tym kierunku. Jest stosowana do stabilizowania napięcia.
Natężenie prądu [A]
Natężeie prądu [A]
Tyrystor
Tyrystor ma trzy wyprowadzenia. Działa podobnie do diody, pod
warunkiem, że do jednego z wyprowadzeń tzw. bramki (oznaczonej na
rysunku jako G) zostanie doprowadzone napięcie. Tyrystor jest wtedy w
G
stanie przewodzenia.
Tyrystor badaliśmy przełączając schemat przestawiony wcześniej w odpowiednią pozycję.
Za pomocą potencjometru regulowaliśmy napięcie na bramce tak, aby uzyskać na wykresie
gwałtowny skok wartości na wykresach napięcia i natężenia (jak poniżej; zrzut ekranu z uczelnianego
komputera).
Tyrystor przechodzi w stan przewodzenia dopiero wtedy, gdy będzie na nim odpowiednio duże
napięcie w kierunku przewodzenia. Wartość tego napięcia zależy od napięcia na bramce. Okazuje się,
że tyrystor dalej utrzymuje stan przewodzenia, pomimo spadku napięcia w kierunku przewodzenia.
Dopiero gdy natężenie prądu spadnie poniżej wartości krytycznej (zwanej prądem podtrzymania),
przechodzi w stan zaporowy. Stąd też kształt wykresu charakterystyki prądowo-napięciowej.
Charkterystyka prÄ…dowo-napieciowa tyrystora
9
8
7
stan
6
przewodzenia
5
4
3
stan
zaporowy
2
1
0
-10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6
-1
Napięcie w kierunku przewodzenia [V]
Natężenie prądu [A]
5.2 Pomiar charakterystyki wyjściowej tranzystora Ic = Ic (Uce)
C
B
Tranzystory służą do wzmacniania sygnału elektrycznego. Składają się z bazy (B),
kolektora (C) i emitera (E). Po prawej przedstawiono tranzystor npn. Znajduje siÄ™
E
w stanie normalnej pracy, gdy potencjał kolektora jest wyższy od potencjału
emitera. Prądy bazy i kolektora łączą się wypływając przez emiter.
C
Tranzystor pnp (po prawej) działa przeciwnie. Znajduje się w stanie normalnej
B
pracy, gdy potencjał kolektora jest niższy od potencjału emitera. Prąd emitera
rozdziela się między bazę, a kolektor.
E
Poniżej przedstawiono schematy układów użytych do pomiarów. W laboratorium
przeprowadzaliśmy pomiar charakterystyki tranzystora npn.
RegulujÄ…c opór R2 uzyskiwaliÅ›my natężenia prÄ…du przepÅ‚ywajÄ…cego przez bazÄ™ odpowiednio 10µA,
30µA, 50µA i 70µA. Dla tych wartoÅ›ci przeprowadziliÅ›my pomiary natężenia prÄ…du w kolektorze w
zależności od napięcia między kolektorem, a emiterem.
IB=70µA
50µA
30µA
10µA
Na kolektorze uzyskujemy stałe natężenie prądu, dla danego natężenia bazy. Okazuje się, że
niewielka zmiana prądu bazy powoduje znaczną zmianę natężenia prądu przepływającego przez
kolektor. Regulując natężenie prądu bazy możemy sterować natężeniem IC  zależy ono od napięcia
UCE tylko dla niewielkich jego wartości.