ELEMENTY PÓŁPRZEWODNIKOWE

POJEMNOŚĆ DIODY ZE ZŁĄCZEM PN

Katarzyna RZEPECKA

Magdalena STABIŃSKA

Tomasz WAWIERNIA

1.Wyznaczanie charakterystyk C (u) w zakresie zaporowym.

Aby obliczyć wartości elementów musimy posłużyć się następującymi wzorami:

C
L=

_Dane:

f_r = 445,88 kHz

f₁ = 288,81 kHz

Po uzyskaniu pomiarów i zastosowaniu ich we wzorach otrzymujemy:

Pojemność C_s :

Indukcyjność cewki L :

Zmierzone:

C_s = 72,46pF

L = 1,76 mH

• Dioda D01 - 10 - 02

U [V]	0	-0,5	-1	-1,5	-2	-2,5	-3	-3,5	-4
f [kHz]	194,92	223,61	236,15	244,24	250,71	256,05	260,5	264,22	267,66
C [pF]	307	216	186	170	157	148	140	134	129

-4,5	-5	-5,5	-6	-6,51	-7	-8	-9
270,79	273,58	275,99	278,09	280,17	281,93	285,33	288,22
124	120	117	114	112	109	105	101

• Tranzystor (BC211)

U [V]	0	-0,5	-1	-1,5	-2	-2,5	-3	-3,5	-4
f [kHz]	382,56	391,68	396,14	399,4	401,88	403,58	404,75	405,96	407,07
C [pF]	26,4	21,9	19,8	18,3	17,2	16,5	15,9	15,4	14,9

-4,5	-4,99	-5,51	-6	-6,51	-6,66
408,7	409,29	410,07	410,85	411,6	408,56
14,2	14,0	13,7	13,3	13,0	14,3

Komentarz:

Wszystkie przedstawione charakterystyki pomiarowe C(u) tranzystora BC211 i diody D01-10-04 są bardzo zbliżone.

• MOS

U [V]	0	-0,5	-1	-1,21	-1,51	-2	-2,5	-3	-4,01
f [kHz]	132,45	128,23	119,86	102,08	80,66	76,46	75,77	75,45	75,12
C [pF]	749,2	804,2	930,8	2142,4	2392,3	2437,4	2458,8	2481,0	2492,6

-5,02	-6,01	-7,52	-8,51	-9,5	-11
74,95	74,84	74,73	74,69	74,63	74,58
2500,2	2507,8	2510,5	2514,7	2518,1	2518,8

2.Wyznaczanie wartości wykładnika potęgowego m dla zmierzonych elementów:

Wartości wykładników potęgowych m dla badanych elementów wyznaczaliśmy na podstawie wzoru:

UD=0,7 V

Cj0 odpowiada napięciu u=0

u1 = -2 V

Obliczanie wykładników potęgowych m dla poszczególnych elementów:

• Dioda D01-10-04

C_j0 = 290 pF , u₁= -2 V , C(u₁) = 150 pF

• Tranzystor BC211

C_j0 = 27,2 pF , u₁= -2 V , C(u₁) = 18,5 pF

- MOS

W przypadku tranzystora MOS nie możemy wyznaczyć wykładnika potęgowego, ponieważ dla tego tranzystora nie prawdziwa jest zależność C(u).

3.Wyznaczanie charakterystyk C(u)dla pomierzonych elementów

Charakterystyki C(u) zmierzonych elementów ,wynikające z pomiarów wyznaczyliśmy na podstawie zależności:

L=1,76[mH]

C_S=72,46[pF]

Natomiast charakterystyki C(u) zmierzonych elementów ,wynikające z obliczeń wyznaczyliśmy na podstawie zależności:

U_D=0,7[V]

Przykładowe obliczenia dla diody D01-10-02:

Dane: u= -2,5V, f=256,05kHz

=
=148[pF]

=
=130,48 [pF]

Poniżej zostały przedstawione wyniki obliczeń wykonanych na podstawie powyższych

wzorów oraz porównanie charakterystyki C(u) uzyskanej na podstawie pomiaru i

wyznaczonej przy pomocy parametrów modelu C(u) dla poszczególnych elementów.

D01-10-02:

f {kHz]	u [V]	C(u) [pF]- pomierzone	C(u) [pF]- teoretyczne
194,92	0	306,34	170
223,61	-0,5	215,37	131,24
236,15	-1	185,61	111,04
244,24	-1,5	168,8	98,11
250,17	-2	157,5	88,92
256,05	-2,5	147,06	81,96
260,5	-3	139,62	76,44
264,22	-3,5	133,69	71,93
267,66	-4	128,43	68,15
270,79	-4,5	123,81	64,92
273,79	-5	119,53	62,12
275,99	-5,5	116,48	59,66
278,09	-6	113,64	57,48
280,17	-6,5	110,89	55,53
281,93	-7	108,6	53,77
285,33	-8	104,31	50,71
288,22	-9	100,79	48,13

Komentarz:

Na wykresie przedstawiającym charakterystyki C(u) zmierzoną i obliczoną dla diody D01-10-02 wystąpiły nieznaczne rozbieżności od charakterystyki zmierzonej. Podczas dokonywania pomiarów przy wzroście napięcia obserwowaliśmy wzrost częstotliwości.

BC-211:

f {kHz]	u [V]	C(u) [pF]- pomierzone	C(u) [pF] - teoretyczne
382,56	0	98,33	92,7
391,68	-1,5	93,81	86,54
396,14	-1	91,70	87,89
399,4	-1,5	90,2	86,54
401,88	-2	89,1	85,48
403,58	-2,5	88,36	84,62
404,75	-3	87,85	83,88
405,96	-3,5	87,32	83,25
407,07	-4	86,85	82,69
408,7	-4,5	86,16	82,19
409,29	-4,99	85,91	81,74
410,07	-5,51	85,58	81,32
410,85	-6	85,26	80,95
411,6	-6,51	84,95	80,59
408,56	-6,66	86,22	80,49

Ponieważ tranzystor MOS nie zawiera złącza PN nie można wyznaczyć w ten sposób żądanej charakterystyki.

Komentarz:

Na powyższym wykresie nie wystąpiły rozbieżności charakterystyk obliczonej i zmierzonej.

Wnioski

Różnice w charakterystykach pomierzonych i charakterystykach obliczonych mogą

wynika z uproszczenia jakim jest przyjęcie we wzorze na współczynnik m wartości

UD=0,7[V], w rzeczywistości warto wahać może się w przedziale 0,6-0,8 [V]. Inną

przyczyn mogą być przyjęte uproszczenia związane z wartością u1=-2 [V]. Wartości

pojemności są rzędu [pF] więc nawet małe niedokładności przy odczycie napięcia lub częstotliwości mogą wpłynąć na obliczone wartości pojemności.

---