2006.10.17

ELEMENTY PÓŁPRZEWODNIKOWE

LABOLATORIUM nr 4

Ćw. 1.

TEMAT: Badanie charakterystyk statycznych diod półprzewodnikowych.

Skład grupy:

Marcin Tartas

Tomasz Sikora

Rafał Wolski

1. WSTĘP

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z ich charakterystykami statycznymi oraz parametrami modeli statycznych.

Wyznaczone zostaną następujące charakterystyki:

• statyczne I(U) wyżej wymienionych diod spolaryzowanych przewodząco (skala liniowo-liniowa)

• statyczną diody prostowniczej (skala logarytmiczno-liniowa)

• statyczną diody stabilizacyjnej (skala logarytmiczno-liniowa)

Charakterystyki wyznaczamy badając następujące układy pomiarowe:

• w kierunku przewodzenia

• 
  w kierunku zaporowym

2. Wyniki pomiarów

• pomiar temperatury otoczenia w czasie wykonywania pomiarów

T=22°C

• wyniki pomiarów w kierunku przewodzenia

Dioda Prostownicza			Dioda Stabilizacyjna			Dioda Schottkiego
i [mA]	u [V]		i [mA]	u [V]		i [mA]	u [V]
0,001	0,284		0,001	0,388		0,001	0,08
0,01	0,378		0,01	0,481		0,01	0,139
0,02	0,405		0,02	0,509		0,02	0,157
0,03	0,421		0,03	0,525		0,03	0,167
0,04	0,433		0,04	0,537		0,04	0,174
0,05	0,442		0,05	0,546		0,05	0,79
0,06	0,449		0,06	0,553		0,06	0,185
0,07	0,455		0,07	0,559		0,07	0,189
0,08	0,461		0,08	0,565		0,08	0,193
0,09	0,466		0,09	0,569		0,09	0,195
0,1	0,471		0,1	0,574		0,1	0,199
10	0,691		10	0,755		10	0,322
20	0,728		20	0,82		20	0,343
30	0,751		30	0,879		30	0,356
40	0,77		40	0,936		40	0,366
50	0,785		50	0,993		50	0,374
60	0,798		60	1,05		60	0,781
70	0,81		70	1,115		70	0,388
80	0,822		80	1,197		80	0,394
90	0,833		90	1,36		90	0,399
100	0,844		100	1,44		100	0,404

• spadki napięć na diodach LED przy prądzie 30mA

Dioda Luminescencyjna
I [mA]	30
U [V]	2,24

• wyniki pomiarów w kierunku zaporowym

U [V]	-1	-10
ID1 [μA]	0	0
ID2 [μA]	0	0
ID3 [μA]	-0,065	-0,13

3. Charakterystyki statyczne i(u) diod spolaryzowanych przewodząco w skali liniowo-liniowej

4. Charakterystyka statyczna i(u) diody prostowniczej w skali liniowo-logarytmicznej

5. Charakterystyka statyczna i(u) diody stabilizacyjnej w skali liniowo-logarytmicznej

6. Wyznaczanie współczynnika nieidealności.

• 
  obliczenia napięcia UT dla temperatury panującej w laboratorium podczas wykonywania ćwiczenia.

T=22°C = 295K

UT(300K) = 25,8mV

Gdzie k-stała Boltzmana

• wyznaczanie współczynnika nieidealności dla diody prostowniczej

• wyznaczanie współczynnika nieidealności dla diody stabilizacyjnej

7. Wyznaczanie prądu Is

• dla diody prostowniczej prąd Is wyznaczamy z charakterystyki 4

Is≈0,001μA

• dla diody stabilizacyjnej prąd Is wyznaczamy z charakterystyki 5

Is≈3,21μA

8. Wyznaczanie rezystancji szeregowej rs

• Rezystancja szeregowa diody prostowniczej

I=100mA U=0,844V

Ui≈0,55V

Urs=0,294V

Rs=2,94Ω

• Rezystancja szeregowa diody stabilizacyjnej

I=100mA U=1,44V

Ui=0,81V

Urs=0,63V

Rs=6,3Ω

9. Spadki napięć na różnych diodach

I=30mA
UD1 prostownicza	0,751V
UD2 stabilizacyjna	0,879V
UD3 schottkiego	0,356V
UD luminescencyjna	2,24V

Przy określonym prądzie na różnych diodach są różne spadki napięć. Jest to uzależnione od napięcia progowego danej diody. Im mniejsze będzie napięcie progowe tym mniejsze będzie napięcie danej diody przy określonym prądzie.

10. Układy prostownicze

• prostownik jednopołówkowy

przebieg na wyjściu generatora

przebieg z odłączonym kondensatorem

przebieg z dołączonym kondensatorem

• 
  prostownik dwupołówkowy

przebieg z odłączonym kondensatorem

przebieg z dołączonym kondensatorem

Przebiegi na wyjściu prostowników bez kondensatora są w przypadku jednopołówkowego pozbawione tylko napięć ujemnych, natomiast w dwupołówkowym napięcia ujemne są zamienione na dodatnie.

Po dołączeniu kondensatora parametry prostownika jednopołówkowego zależą od stałych czasowych ładowania RCł i rozładowywania RCr. Jeżeli RCł maleje to ładowanie kondensatora odbywa się szybciej i tętnienia maleją. Składowa stała napęcia wyjściowego wzrasta. Natomiast jeśli RCr wzrasta, to kondensator rozładowuje się wolniej i tętnienia także maleją. Napięcie na kondensatorze dąży do wartości szczytowej napięcia z przed prostownika. Dużą stałą czasową RCr uzyskuje się przy dużych rezystancjach obciążenia Ro.

Prostownik dwupołówkowy działa analogicznie z tym, że proces ładowania i rozładowywania odbywa dię dwukrotnie szybciej. Występują więc mniejsze tętnienia i większa jest składowa stała napięcia.

E

E

A

A

V

V

---