INSTYTUT TELEINFORMATYKI I AUTOMATYKI WAT PODSTAWY TECHNOLOGII KOMPUTEROWYCH
Nr ćwiczenia: T1	Temat ćwiczenia: BADANIE DIOD PÓŁPRZEWODNIKOWYCH I DIODOWYCH BRAMEK LOGICZNYCH
Grupa: I9Y2S1 Zespół Nr.: 3 1. Jacek POREDA 2. Agata POSKROBKO		Data wykonania ćwiczenia: . . . . . . . . .12.11.2009. . . . . . . . . . . . . . . . . . . Prowadzący ćwiczenie: Józef TURCZYN
				Ocena: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1. Diody półprzewodnikowe
   
   
   Dioda półprzewodnikowa to element wykonany z półprzewodnika, zawierającego jedno złącze - najczęściej p-n z dwiema końcówkami wyprowadzeń.
   Złączem nazywa się atomowo ścisły styk dwóch kryształów ciała stałego. Odległość między stykającymi się obszarami jest porównywalna z odległościami między atomami w kryształach.
   Diody są stosowane w układach analogowych i cyfrowych. W układach analogowych wykorzystywana jest zależność rezystancji dynamicznej od napięcia lub prądu wejściowego, lub też zmiany pojemności w funkcji napięcia. W układach cyfrowych istotne są właściwości przełączające diody.
   Diody półprzewodnikowe stosuje się w układach prostowania prądu zmiennego, w układach modulacji i detekcji, przełączania, generacji i wzmacniania sygnałów elektrycznych.
   
   Diody klasyfikujemy ze względu na:

• materiał

• krzemowe

• germanowe

• zastosowanie

• prostownicze

• uniwersalne

• impulsowe

• stabilitrony - Zenera

• pojemnościowe - warikapy i waraktory

• tunelowe

• mikrofalowe: detekcyjne i mieszające

Podział diod ze względu na zastosowanie

2. Diodowe bramki logiczne

Bramka logiczna jest to element konstrukcyjny maszyn i mechanizmów realizujący fizycznie pewną prostą funkcję logiczną, której argumenty oraz sama funkcja mogą przybierać jedną z dwóch wartości, np. „0” lub „1”.

Podstawowymi elementami logicznymi, stosowanymi powszechnie w budowie układów logicznych, są elementy realizujące funkcje logiczne: sumy, iloczynu i negacji. Są to odpowiednio bramki OR, AND i NOT. Za pomocą dwóch takich bramek (np. OR i NOT lub AND i NOT) można zbudować układ, realizujący dowolną funkcję logiczną.

Symbole bramek:

Bramka AND Bramka OR Bramka NOT

A		B		F(A*B)
1		1		1
1		0		0
0		1		0
0		0		0
A	B		F(A+B)		A		F(A)
1	1		1		1		0
1	0		1		0		1
0	1		1
0	0		0

3. Badanie bramki diodowej AND.

1. Pomiar parametrów statycznych bramki AND.

1. W celu dokonania pomiaru prądu płynącego przez diody do układu dołączony został amperomierz złączką 4-punktową zamiast zwór.

2. Na wejścia A i B zostały podane odpowiednie wartości napięć UA i UB.

3. Amperomierzem zmierzone zostały prądy odpowiednio diód D1 i D2 dla różnych napięć wejściowych oraz napięcie na wyjściu UF.

4. Przyjmując konwencję dodatnią w zakresie napięć dodatnich otrzymane zostały następujące rezultaty:

A	UA [V]	ID1[mA]	B	UB [V]	ID2[mA]	UF [V]	F=A*B
0	0.0	2	0	0.0	2	0,64	0
0	0.0	4.1	1	+5.0	0	0,68	0
1	+5.0	0	0	0.0	4.1	0,67	0
1	+5.0	0	1	+5.0	0	5	1

Cel ćwiczenia został osiągnięty, gdyż otrzymane rezultaty odpowiadają wartościom logicznym w konwencji dodatniej bramki AND. Można zauważyć iż prąd płynie tylko przez jedną diodę ,gdy na jedno z wejść podamy napięcie UCC= +5.0. Natomiast ,gdy na oba wejścia podajemy napięcie UCC prąd przez diody nie płynie. Gdy podajemy na oba wejścia „0” logiczne prąd płynący przez obie diody jest równy i wynosi 2 mA.

4. Pomiar parametrów dynamicznych bramki logicznej








1. Do wyjścia F układy dołączony został kanał B(2) oscyloskopu.

2. Do wejścia B - został dołączony generator impulsów prostokątnych o amplitudzie UG=+5.0V i częstotliwości ok. 10kHz oraz kanał A(1) oscyloskopu.

3. Na wejście A zostały podane kolejno napięcia „1” (+5.0), „0” (0.0V) oraz odłączone zostało wejście (wejście wiszące).

4. Z oscyloskopu zostały odczytane wartości napięć.

5. Na polecenie prowadzącego do układu zostało dołączone obciążenie R=1k

Otrzymano następujące rezultaty:













ti=550 [ns]	fmax= 234 [MHz]
tr=21 [ns]	tpLH=1.5 [ns]
tf=12 [ns]	tpHL=4 [ns]

0.7

Wiszące w powietrzu

5

5

5

1

6

5

2

---