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 (UAK>0), to będzie
ona spolaryzowana w kierunku przewodzenia i prąd popłynie od anody do katody. Przy
ujemnych wartościach UAK 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).
 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 I / 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
-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
-4,990 -0,0007
napięcia oraz
-5,300 -0,0008
natężenia są dla
-5,630 -0,0008
kierunku
-5,950 -0,0009 zaporowego)
-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.
130
I = f(U) I / mA
120
IFmax
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
IF
10
UF
0
-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
-10
U / V
= 120 mA
= 0,1 " = 12 mA
Dla = 12 mA napięcie przewodzenia wynosi ok. = 0,7 V.
Wykres 2. Charakterystyka diody II - Zenera.
I / mA
I = f(U)
140
IFmax
120
100
80
60
40
20
IF
UZ
UF
0
-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
-20
U / V
-40
-60
-80
-100
-120
-140
"I
-160
-180
-200
-220
-240
-260
"U
-280
= 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 UZ następuje gwałtowny przyrost prądu " już dla niewielkich zmian
napięcia " . Świadczy to o właściwościach stabilizacyjnych diody (bardziej gwałtowny skok
wykresu).