POLITECHNIKA ŚWIĘTOKRZYSKA
LABORATORIUM ELEKTRONIKI
Numer ćwiczenia: 1	Temat ćwiczenia: Badanie diod półprzewodnikowych.	Zespół: 1.Pawlik Łukasz 2.Parysz Paweł 3.Nosek Marcin 4.Oleksy Mariusz
Data wykonania: 9.10.1998	Data oddania do sprawdzenia:	Ocena:

1.Schematy pomiarowe.

a) b)

Rys. 1. Układy do pomiaru charakterystyki prądowo-napięciowej diody w kierunku przewodzenia a) i zaporowym b).

2. Tabelaryczne zestawienie wyników pomiarów.

BYP 401/100
W kierunku przewodzenia
U[V]	I[mA]
0,10	0,20
0,56	0,69
0,60	1,80
0,66	5,50
0,68	8,40
0,69	10,8
0,70	13,65
0,71	15,3
0,72	19,2

3V9
W kierunku zaporowym
U[V]	I[mA]
-4,14	-9,8
-4,09	-8,7
-4,04	-7,6
-3,94	-5,9
-3,88	-5,0
-3,80	-4,1
-3,73	-3,5
-3,62	-2,7
-3,40	-1,6
-3,19	-1,0
-2,76	-0,4
-2,21	-0,2

6V8
W kierunku zaporowym
U[V]	I[mA]
-6,95	-6,4
-6,93	-5,3
-6,90	-2,0
-6,89	-1,5
-6,86	-0,4
-6,61	-0,2
-6,53	-0,1

C12
W kierunku zaporowym
U[V]	I[mA]
-13,09	-25,0
-13,02	-21,8
-12,92	-15,5
-12,77	-9,0
-12,57	-2,7
-12,55	-0,2

3. Wykresy charakterystyk prądowo-napięciowych.

1. Charakterystyka diody BYP 401-100.

1. w kierunku przewodzenia:

b) W kierunku zaporowym:

3.2. Charakterystyka diody AAP 152.

1. 
   w kierunku przewodzenia:

b) w kierunku zaporowym:

3. Charakterystyka diody Zenera 3V9.

3.4. Charakterystyka diody Zenera 5V6.

3.5. Charakterystyka diody Zenera 6V8.

3.6. Charakterystyka diody Zenera 7V5.

3.7. Charakterystyka diody Zenera C12.

3.8. Charakterystyka diody Zenera C15

4. Obliczenia .

Korzystając ze znanego wzoru wyrażającego zależność prądu diody od napięcia na złączu:

(gdzie: I jest prądem diody, I_S - prądem nasycenia, zależna m.in. od temperatury i stopnia domieszkowania obszarów diody, U_J - napięciem na złączu diody, e - ładunkiem elektronu,  - bezwymiarowym współczynnikiem, k - stałą Boltzmana, T - temperaturą bezwzględną);

oraz ze wzoru wyrażającego napięcie na złączu:

(gdzie: U jest napięciem na końcówkach diody, r_S - rezystancją szeregową diody);

stosując elementarne przekształcenia matematyczne oraz w oparciu o znajomość prądów i napięć w trzech dowolnych punktach charakterystyki, otrzymujemy następujące wzory:

Przyjęto 3 następujące punkty na charakterystyce (dla diody BYP 401-100):

I₁ = 0.69 mA U₁ = 0.56 V

I₂ = 5.5 mA U₂ = 0.66 V

I₃ = 13.65 mA U₃ = 0.7 V

Dla tak wybranych punktów otrzymano następujące wyniki:

r_S = 8.17 

 = 1.242

I_S = 2.487 * 10^-11 A

Rezystancja statyczna wyraża się następującym wzorem:

- dla diody BYP 401-100 w punkcie I_p = 10.8 mA i U_p = 0.69 V R = 64 

- dla diody AAP 152 w punkcie I_p = 1,1 mA i U_p = 0.48 V R = 436 

Rezystancja dynamiczna wyraża się następującym wzorem:

- dla diody BYP 401-100 dI_p = 2,9 mA i dUp = 0,02 ρ = 6,9 

- dla diody AAP 152 V dI_p = 0,1 mA i dUp = 0,05 V ρ =500 

- dla diody 3V9 dI_p = 1,1 mA i dUp = 0,05 V ρ = 45,45 

- dla diody 5V6 dI_p = 3,9 mA i dUp = 0,41V ρ =105,1 

- dla diody 7V5 dI_p = 2,7mA i dUp = 0,4 V ρ =148 

- dla diody C12 dI_p = 6,5mA i dUp = 1,5 V ρ = 230 

- dla diody C15 dI_p = 2 mA i dUp = 1,2 V ρ = 600 

Wykres charakterystyki
:

5.Wnioski.

Po przeprowadzonych przez nas pomiarach doszliśmy do następujących wniosków. Otóż zauważyliśmy, iż dioda krzemowa zaczyna przewodzić dopiero po przekroczeniu napięcia progowego U_p=0,6V. Rezystancje statyczne dla tej diody są bardzo duże (np. w stosunku do diod germanowych). Dioda germanowa zaczyna przewodzić po przekroczeniu napięcia progowego U_p.= 0,2÷0,3V. Jest więc przydatna przy pracy z bardzo małymi napięciami rzędu dziesiątych części wolta. Jednak diody te są okupione ważną wadą dyskwalifikującą je jako prostowniki napięcia w zasilaczach, ponieważ mają bardzo małe napięcie progowe.

Diody Zenera w kierunku przewodzenia zachowują się podobnie do diody krzemowej. Natomiast kierunku zaporowym zaczynają dopiero przewodzić dla napięć o wartościach określonych na ich obudowie (tj. 3V9, 5V6, 6V8, 7V5, C12, C15).Ważnym parametrem charakteryzującym dany typ diody jest obok napięcia Zenera jej rezystancja dynamiczna. Rezystancja dynamiczna jest większa dla tych diod, które mają większe napięcie stabilizacji.

Dla diody BYP 401-100 przyjęto 3 następujące punkty na charakterystyce:

I₁ = 0.69 mA U₁ = 0.56 V

I₂ = 5.5 mA U₂ = 0.66 V

I₃ = 13.65 mA U₃ = 0.7 V

Dla tak wybranych punktów otrzymany współczynnik emisji wynosi 1,242.

Do zdejmowania charakterystyki diod w kierunku przewodzenia korzystano z układu poprawnie mierzonego napięcia, natomiast do charakterystyki diod w kierunku zaporowym korzystano z układu poprawnie mierzonego prądu, dla zminimalizowania błędów pomiaru.

Wszelkie niedokładności były spowodowane nie najlepszym stanem przyrządów mierniczych.

.

1

9

R₀

R₀

A

V

E

+

--

--

+

E

V

mA

C15
W kierunku zaporowym
U[V]	I[mA]
-16,06	-22,7
-15,95	-15,8
-15,91	-14,1
-15,78	-10,7
-15,66	-8,7
-15,55	-5,6
-15,35	-2,8
-14,30	-0,2

7V5
W kierunku zaporowym
U[V]	I[mA]
-7,78	-45,0
-7,63	-25,6
-7,57	-16,4
-7,51	-9,5
-7,41	-6,8
-7,30	-1,5
-7,16	-0,2

5V6
W kierunku zaporowym
U[V]	I[mA]
-5,83	-45,2
-5,81	-42,1
-5,78	-38,6
-5,75	-35,6
-5,70	-32,0
-5,60	-27,3
-5,53	-24,2
-5,37	-18,9
-5,25	-15,8
-5,06	-11,9
-4,65	-8,0
-4,35	-6,6
-3,82	-4,8

APP 152/100
W kierunku zaporowym
U[V]	I[μA]
-10,0	-40
-9,0	-33,5
-8,0	-30
-7,0	-26,1
-5,98	-23
-4,98	-20
-4,01	-17,5
-3,01	-15
-2,0	-13
-0,99	-10

APP 152/100
W kierunku przewodzenia
U[V]	I[mA]
0,07	0,2
0,12	0,2
0,3	0,5
0,35	0,6
0,40	0,8
0,44	0,9
0,48	1,1
0,53	1,2
0,56	1,3
0,57	1,4
0,74	2,0
0,81	2,3
0,91	2,7
1,01	3,2
1,36	4,8
1,77	7,2
1,9	8,0

BYP 401/100
W kierunku zaporowym
U[V]	I[μA]
-20	-20
-19	-9,5
-18	-9
-17	-8,5
-15	-7,5
-13	-6,5
-10	-5
-9	-4,5
-7	-3,5
-5	-2,5
-2	-1

---