POLITECHNIKA RADOMSKA Im. Kazimierza Pułaskiego WYDZIAŁ TRANSPORTU		LABORATORIUM MIERNICTWA				Data:
Wykonał:		Grupa:		Zespół:		Rok akademicki:
Temat:	Metodyka opracowywania wyników pomiarowych.			Nr ćwiczenia: I I		Ocena i podpis prowadzącego:

1. Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest wykorzystanie komputera z przetwornikami A/C i C/A do badania charakterystyk diod półprzewodnikowych.

2. Schemat połączeń stanowiska do badania charakterystyk elementów półprzewodnikowych:

3. Schemat badanego przez nas układu:

4. Tabela pomiarowa:

Lp.	UC/A	UA/C	UD	dUD	ID	dID	Uwagi:
	[V]	[V]	[V]	[%]	[mA]	[%]
1	-5,0	-2.539	-2,461	0,337	-12,695	0,00110
2	-4,8	-2,368	-2,432	0,355	-11,840	0,00117
3	-4,6	-2,197	-2,403	0,376	-10,985	0,00125
4	-4,4	-2,026	-2,374	0,400	-10,130	0,00134
5	-4,2	-1,860	-2,340	0,428	-9,300	0,00145
6	-4,0	-1,694	-2,306	0,460	-8,470	0,00158
7	-3,8	-1,528	-2,272	0,499	-7,640	0,00174
8	-3,6	-1,367	-2,233	0,545	-6,835	0,00194
9	-3,4	-1,206	-2,194	0,602	-6,030	0,00218
10	-3,2	-1,050	-2,150	0,672	-5,250	0,00249
11	-3,0	-0,903	-2,097	0,760	-4,515	0,00287
12	-2,8	-0,757	-2,043	0,879	-3,785	0,00341
13	-2,6	-0,620	-1,980	1,039	-3,100	0,00414
14	-2,4	-0,493	-1,907	1,263	-2,465	0,00517
15	-2,2	-0,371	-1,829	1,615	-1,855	0,00684
16	-2,0	-0,269	-1,731	2,149	-1,345	0,00940
17	-1,8	-0,181	-1,619	3,080	-0,905	0,01391
18	-1,6	-0,112	-1,488	4,817	-0,560	0,02242
19	-1,4	-0,068	-1,332	7,750	-0,340	0,03687
20	-1,2	-0,039	-1,161	13,277	-0,195	0,06420
21	-1,0	-0,024	-0,976	21,373	-0,120	0,10427
22	-0,8	-0,015	-0,785	33,998	-0,075	0,16677
23	-0,6	-0,010	-0,590	50,873	-0,050	0,25010
24	-0,4	-0,010	-0,390	51,290	-0,050	0,25010
25	-0,2	-0,010	-0,190	52,540	-0,050	0,25010
26	0,0	-0,010	0,010	∞	-0,050	0,25010	Dzielenie przez zero
27	0,2	-0,005	0,205	102,540	-0,025	0,50010
28	0,4	0,005	0,395	101,290	0,025	0,50010
29	0,6	0,059	0,541	9,348	0,295	0,04247
30	0,8	0,186	0,614	3,353	0,930	0,01354
31	1,0	0,361	0,639	1,925	1,805	0,00703
32	1,2	0,542	0,658	1,379	2,710	0,00472
33	1,4	0,732	0,668	1,080	3,660	0,00352
34	1,6	0,923	0,677	0,894	4,615	0,00281
35	1,8	1,118	0,682	0,765	5,590	0,00234
36	2,0	1,313	0,687	0,671	6,565	0,00201
37	2,2	1,509	0,691	0,599	7,545	0,00176
38	2,4	1,704	0,696	0,542	8,520	0,00158
39	2,6	1,899	0,701	0,496	9,495	0,00143
40	2,8	2,100	0,700	0,457	10,500	0,00130
41	3,0	2,295	0,705	0,425	11,475	0,00120
42	3,2	2,495	0,705	0,397	12,475	0,00111
43	3,4	2,695	0,705	0,373	13,475	0,00104
44	3,6	2,891	0,709	0,352	14,455	0,00098
45	3,8	3,091	0,709	0,333	15,455	0,00092
46	4,0	3,286	0,714	0,317	16,430	0,00088
47	4,2	3,486	0,714	0,302	17,430	0,00083
48	4,4	3,682	0,718	0,289	18,410	0,00080
49	4,6	3,882	0,718	0,277	19,410	0,00076
50	4,8	4,082	0,718	0,267	20,410	0,00073
51	5,0	4,277	0,723	0,257	21,385	0,00071

5. Przykładowe obliczenia:

[V]

6. Charakterystyka przejściowa badanej diody:

7. Wnioski:

Celem ćwiczenia było zbadanie charakterystyki przejściowej diody i wyliczenie błędów pomiaru. Do tego celu użyłem stanowiska z przetwornikami analogowo-cyfrowym i cyfrowo-analogowym, sterowanego komputerem. Dzięki temu pomiary miały charakter automatyczny i wymagały jedynie ustawienia parametrów badanego układu w programie sterującym.

Obliczając błędy pomiarowe, musiałem wziąć pod uwagę błędy wnoszone przez przyrządy pomiarowe - dwunastobitowe przetworniki A/C i C/A. Najmniejsza rozróżniana przez taki przetwornik wartość to ΔU=20V/2¹²=5 mV (ΔU to iloraz zakresu pomiarowego przetwornika i ilość rozróżnianych przez niego stanów). Jest to błąd kwantyzacji. Drugim błędem wprowadzanym przez przetworniki A/C i C/A jest błąd nieliniowości. Jest on zwykle podawany przez producenta przetwornika. W tym przypadku wyniósł on 0,02%. Zakładamy, że rezystancja wyjściowa przetwornika C/A jest pomijalnie mała, a rezystancja wejściowa przetwornika A/C jest nieskończenie duża - nie bierzemy więc poprawek na te wielkości. W układzie pomiarowym znajduje się także rezystor R o klasie 0,2%.

Obliczenia błędów oparłem o metodę różniczki zupełnej. Pozwala ona na określenie błędu wielkości mierzonych pośrednio, opisanych nawet skomplikowanymi zależnościami matematycznymi. Po znalezieniu odpowiednich pochodnych i wyliczeniu błędów okazało się, że największe błędy występują blisko zera przetworników A/C i C/A i przekraczają 100%. Wynika to z faktu, że wtedy błąd kwantyzacji przetwornika jest tego samego rzędu, co zmierzona wartość. Zauważyłem także, że nie można wyliczyć błędów dla U_C/A = 0, ponieważ U_C/A jest w mianowniku wzoru.

Podobnie jak w przypadku przyrządów analogowych, odczytów z mierników cyfrowych należy dokonywać w górnej części zakresu pomiarowego. Wtedy pomiar obarczony będzie najmniejszym błędem. Ponadto, należy używać przetworników o jak największej rozdzielczości i najmniejszej nieliniowości, dzięki czemu pomiary będą dokładniejsze.

Charakterystyka diody Zenera uzyskana na podstawie wyników z tabeli pomiarowej nie odbiega od wydruku. Możemy na niej zaobserwować, że dioda ta nie jest elementem idealnym: napięcie stabilizowane dość silnie zależy od prądu płynącego przez diodę, zwłaszcza przy niskich prądach. Dzięki dużej ilości pomiarów możemy zobaczyć łagodne przegięcia charakterystyki diody przy napięciach około -2,2V w kierunku zaporowym i 0,65V w kierunku przewodzenia.

1

1

---