1. Wstęp teoretyczny

Diodą półprzewodnikową nazywamy spolaryzowane złącze p-n mające zdolność jednokierunkowego przewodzenia prądu. Diody takie stosowane są do prostowania prądu zmiennego i noszą nazwę diod prostowniczych. Diody prostownicze pracują w dwóch kierunkach kierunku zaporowym i kierunku przewodzenia. Istnieją jednak diody np. dioda Zenera, w których wykorzystywany jest tylko jeden kierunek przewodzenia. W przypadku diody Zenera jest to część zaporowa charakterystyki diody.

2. Opracowanie ćwiczenia

Podczas ćwiczenia przeprowadzono badanie diod dla dwóch kierunków przewodzenia (zaporowym i przewodzenia)

• Krzemowej [Si]

• Germanowej [Ge]

• Shotky'ego

• Zenera

Odnotowując spadki napięcia na rezystorze, mając dane napięcie zasilania i wartość oporu można obliczyć wartość spadku napięcia na diodzie, jak również prąd płynący w obwodzie. Dane te pozwalają skonstruować charakterystyki prądowo - napięciowe diody.

Spadki napięć na diodach liczono wg wzoru:

U_diody= U - U_rezyst. [V]

Korzystając z prawa Ohma obliczono wartości prądów płynących w obwodach:

Obliczono wartość rezystancji dynamicznej korzystając ze wzoru:

Układ dla badania diod w kierunku przewodzenia:

Układ dla badania diod w kierunku zaporowym:

1. Dioda Si

Dla kierunku przewodzenia R=10 [kΩ]

Dla kierunku zaporowego R=100 [Ω]

ΔU=0,65-0,54=0,11[V]

ΔI=12,9-2=10,9[mA]

2. Dioda Ge

Dla kierunku przewodzenia R=10 [kΩ]

Dla kierunku zaporowego R=100 [Ω]

ΔU=0,24-0,18=0,6[V]

ΔI=14,6-4,4=10,2[mA]

3. Dioda Zenera

Dla kierunku zaporowego R=100 [Ω]

W ćwiczeniu dokonano pomiaru dwóch diod Zenera:

• 5,6 [V]

• 4,3 [V]

Powyższe wartości określają napięcie pracy diod Zenera.

Dla danych wartości napięć i znanego oporu można wyznaczyć lub odczytać z wykresu wartość prądu pracy.

Dla diody 5,6 [V] wartość prądu odczytana z wykresu wynosi

I_P=4×10^-4 [A]

Dla diody 4,3 [V] wartość prądu odczytana z wykresu wynosi

I_P=7×10^-5 [A]

3. Wnioski

Dla diod

• krzemowej

• germanowej

• Shotky'ego

nie można przedstawić pełnego obrazu charakterystyki dla kierunku zaporowego.

Dla powyższych diod kształt charakterystyki dla kierunku zaporowego jest zbliżony i ma charakter prostoliniowy - przedstawione jest to na wykresie zbiorczym. Wahania wartości prądu dla kierunku zaporowego są nieznaczne pomiędzy diodą Si - I=9×10^-9 [A] , a diodą Shotky'ego I=6×10^-9 [A], natomiast dla diody Ge wartości prądu znacznie odbiegają od poprzednich I=7,4×10^-4 [A]

Dla kierunku przewodzenia charakterystyki diod są podobne.

Wartości rezystancji dynamicznej obliczonej dla poszczególnych diod są różne. Największą wartość Rd ma dioda Shotky'ego Rd=9,72Ω, dioda krzemowa Rd=3,96Ω,

dioda germanowa Rd=2,62Ω. Wartość rezystancji dynamicznej określa szerokość prostoliniowej charakterystyki pracy w kierunku przewodzenia.

Badanie diod Zenera pozwoliło na wykreślenie charakterystyki pracy diod dla kierunku zaporowego.

Charakterystyka diody 4,3 [V] jest bliska idealnej charakterystyce diody Zenera. Poszczególne piki widoczne na wykresie mogą być powodem złego odczytu wartości, lub niedokładnym pomiarem.

Natomiast charakterystyka diody 5,6 [V] jest całkowicie różna od charakterystyki idealnej.

Z obydwu wykresów można odczytać wartości prądu pracy dla danego napięcia.

U_diody

U_R

R

U_R

R

U_diody

---