Laboratorium Przyrządów Półprzewodnikowych
Ćwiczenie nr 1
101 TDZ- B
Imię i nazwisko:
Data wykonania ćwiczenia: 06.03.2013r.

1. Cel ćwiczenia

Przypomnienie właściwości rezystorów, sposobu ich pomiaru oraz pomiaru charakterystyk popularnych diod.

2. Wykaz aparatury

• Rezystor dekadowy

• Zasilacz regulowany

• Woltomierz

• Amperomierz

• Omomierz

2. Program ćwiczenia

   1. Badanie rezystancji rezystorów

      3.1.1.1 Wartości nominalne i zmierzone

Rezystory
L.p.
1
2
3
4
5
6

3.1.1.2 Obliczenia

$\mathbf{\vartheta =}\frac{\mathbf{R}_{\mathbf{\text{zmierzona}}}\mathbf{-}\mathbf{R}_{\mathbf{\text{nominalna}}}}{\mathbf{R}_{\mathbf{\text{nominalna}}}}\mathbf{*100\% =}\frac{\mathbf{9,99 - 10}}{\mathbf{10}}\mathbf{*100\% = - 1\%}$ (1)

$\mathbf{\vartheta =}\frac{\mathbf{1,002 - 1}}{\mathbf{1}}\mathbf{*}\mathbf{100}\mathbf{\% = 0,2\%}$ (2)

$\mathbf{\vartheta =}\frac{\mathbf{200 - 200}}{\mathbf{200}}\mathbf{*100\% = 0\%}$ (3)

$\mathbf{\vartheta =}\frac{\mathbf{1,655 - 1,65}}{\mathbf{1,65}}\mathbf{*100\% = 0,5\%\ }$ (4)

$\mathbf{\vartheta =}\frac{\mathbf{1,147 - 1,15}}{\mathbf{1,15}}\mathbf{*100\% = - 0,3\%}$ (5)

$\mathbf{\vartheta =}\frac{\mathbf{201 - 200}}{\mathbf{200}}\mathbf{*100\% = 0,5\%}$ (6)

1. Połączenie szeregowe i równoległe rezystorów

   3.1.2.1 Schematy i wyniki badań

Rys.1 Połączenie szeregowe dwóch rezystorów

Wskazanie omomierza: 1,855 kΩ

Obliczenia:

R=R₁+R₂=200Ω+1650Ω=1850Ω=1, 85kΩ (7)

Rys. 2 Połączenie równoległe dwóch rezystorów

Wskazanie omomierza: 179,5Ω

Obliczenia:

$\mathbf{R =}\frac{\mathbf{R}_{\mathbf{1}}\mathbf{*}\mathbf{R}_{\mathbf{2}}}{\mathbf{R}_{\mathbf{1}}\mathbf{+}\mathbf{R}_{\mathbf{2}}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{200}\mathbf{\Omega*1650}\mathbf{\Omega}}{\mathbf{200}\mathbf{\Omega + 1650}\mathbf{\Omega}}\mathbf{\approx 178,38\mathrm{\Omega}}$ (8)

3.1.3 Dzielnik napięcia

3.1.3.1 Schemat

Rys. 3 Dzielnik napięcia o współczynniku podziału około 0.09

3.1.3.2 Tabela pomiarów

Napięcie wejściowe	Napięcie wyjściowe	Współczynnik podziału $$\mathbf{k =}\frac{\mathbf{U}_{\mathbf{wyjsciowe}}}{\mathbf{U}_{\mathbf{wejsciowe}}}$$
2V	0,18	0,09
4V	0,36	0,09
8V	0,73	0,091
12V	1,08	0,09
15V	1,38	0,092
18V	1,65	0,092

3.1.3.3 Dzielnik z rezystorem obciążenia

Rys.4. Dzielnik z podłączonym do wyjścia rezystorem obciążenia

Prąd płynący przez rezystor obciążenia przy U_wejściowe=8V: 28,4 mA

3.2.1 Diody

3.2.1.1 Schemat układu i stanowisko badawcze

Rys. 5. Układ do wyznaczenia charakterystyki prądowo-napięciowej diody

Rys.6. Stanowisko badawcze

3.2.1.2 Tabele pomiarów

Dioda prostownicza
L.p.
1
2
3
4
5
6
7

Dioda elektroluminescencyjna
L.p.
1
2
3
4
5
6
7

Dioda Zenera
L.p.
1
2
3
4
5
6
7

3.2.1.3 Wykres

Rys.7. Wykres przedstawiający zmierzone charakterystyki prądowo-napięciowe poszczególnych diod

3.2.1.4 Rezystancja dynamiczna dla kierunku przewodzenia

L.p.	Rezystancja dynamiczna [mΩ] $$R_{\text{dyn}} = \frac{U}{I}$$
	Dioda prostownicza
1	2,42
2	1,35
3	0,01
4	0,000178
5	0,000166
6	0,0000744
7	0,0000403

Rys.8. Charakterystyka rezystancji dynamicznej

Napięcia progowe:

• Dioda prostownicza: 0,48V

• Dioda elektroluminescencyjna: 1,7V

• Dioda Zenera: 0,513V

2. Podsumowanie

   4.1 Rezystory

   Zbadane oporności rezystorów nieznacznie różnią się od wartości nominalnych oraz mieszczą się w granicach tolerancji. Różnice te wynikają głównie z tego, że ze względu na rozrzuty produkcyjne rezystory nie mają rezystancji dokładnie zgodnej z rezystancją znamionową. Ma to również swój skutek w przypadku połączeń szeregowych i równoległych, gdzie zbadana rezystancja nieznacznie różni się od tej wyliczonej (7 i 8). Zauważalnym jest to, że w połączeniu szeregowym uzyskuje się większą rezystancję niż w połączeniu równoległym. Przy pomocy rezystorów można także budować dzielniki napięcia (Rys. 3), gdzie stosunek napięć wejścia i wyjścia powinien być teoretycznie stały. Niewielkie odchyłki mają również swoją przyczynę w niedokładności rezystorów z rezystancją znamionową.

   4.2 Diody

   W przypadku kierunku przewodzenia dioda Zenera oraz dioda prostownicza przy stosunkowo niewielkich wartościach napięć płynął dość spory prąd w przeciwieństwie do diody LED, gdzie wzrost prądu widać dopiero przy napięciu około 1,7V. Dioda LED zaczęła świecić, gdy zostało osiągnięte napięcie w okolicach 4V. Podczas kierunku zaporowego uwidacznia się niewielki przepływ prądu przez diodę prostowniczą i LED. Z kolei przez diodę Zenera od około 4V przepływały znaczne ilości prądu. Rezystancja dynamiczna doskonale pokazuje, w którym momencie następuje gwałtowny wzrost natężenia. W ten sposób można wyznaczyć napięcia progowe poszczególnych diod. Najmniejsze napięcie progowe posiada dioda prostownicza, z kolei największe dioda elektroluminescencyjna.