1. WSTĘP TEORETYCZNY
   

Dioda jest to element elektroniczny zbudowany najczęściej z dwóch elektrod zwanych: anodą (A) i katodą (K). Podstawę większości diod półprzewodnikowych stanowi złącze p-n. Do podstawowych rodzajów ze względu na powszechność użycia należą diody ostrzowe. oraz diody warstwowe.

Najważniejszy podział diod – związany z zastosowaniem:

• Prostownicze

• Uniwersalne

• Tunelowe

• Schottky’ego (krótkie czasy przełączeń)

• Stabilizacyjne (Zenera, stabilizatory)

• Pojemnościowe

Dioda będzie spolaryzowana w kierunku przewodzenia (prąd popłynie od A do K), jeżeli do A doprowadzi się napięcie dodatnie względem K (U_AK > 0). Dla U_AK < 0 dioda jest spolaryzowana zaporowo – płynie przez nią tzw. prąd wsteczny (dużo mniejszy od prądu przewodzenia, przyjmuje się, że równy 0). Napięcie zaporowe nie może osiągnąć wartości przebicia, gdyż wtedy popłynie prąd porównywalny z prądem w kierunku przewodzenia (wyjątek stanowi dioda Zenera, która wykorzystuje to napięcie do stabilizacji).

Tranzystor jest elementem półprzewodnikowym o trzech końcówkach (elektrodach)
i służy do wzmacniania lub przełączania sygnałów. Najważniejsze rodzaje tranzystorów:

• tranzystory bipolarne : krzemowe i germanowe (każdy może być typu npn lub pnp)

• tranzystory polowe : które dzielą się na złączowe oraz te z izolowaną bramką
  - z kanałem zubażanym lub wzbogacanym (każdy może być z kanałem n lub p)

Tranzystor bipolarny składa się z dwóch połączonych ze sobą diod o wspólnej warstwie n lub p. Elektroda dołączona do tej warstwy to baza. Pozostałe elektrody to kolektor i emiter.

Układy połączeń tranzystorów bipolarnych:

• o wspólnym emiterze

• o wspólnej bazie

• o wspólnym kolektorze

1. CEL ĆWICZENIA

W części pierwszej : wyznaczenie charakterystyk napięciowo-prądowych diod: prostowniczej, Zenera w kierunku przewodzenia i kierunku zaporowym oraz wyznaczenie napięcia przewodzenia.
W części drugiej: sporządzenie charakterystyk wejściowej, wyjściowej i przejściowej dla tranzystora (baza, kolektor, emiter), wyznaczenie współczynnika β oraz wykonanie charakterystyki β(I_c).

1. SCHEMATY UKŁADÓW POMIAROWYCH

Rys. 3. Schemat układu pomiarowego diody w kierunku przewodzenia (F)

Rys. 4. Schemat układu pomiarowego diody w kierunku zaporowym (R)

1. WYNIKI POMIARÓW

Tabela 1. Wyniki pomiarów dla diody prostowniczej

L.p.	Kierunek przewodzenia (F)	Kierunek zaporowy (R)
	U, V	I, mA
1.	0,40	0
2.	0,49	0,1
3.	0,56	0,4
4.	0,60	1,0
5.	0,62	1,4
6.	0,64	2,0
7.	0,68	4,3
8.	0,70	5,4
9.	0,75	9,3
10.	0,76	11,2
11.	0,80	15,6
12.	0,82	18,1
13.	0,86	24,0

Rys. 5. Charakterystyka I(U) dla diody prostowniczej

Napięcie przewodzenia dla diody prostowniczej wyniosło około 0,65 V

Tabela 2. Wyniki pomiarów dla diody Zenera

L.p.	Kierunek przewodzenia (F)	Kierunek zaporowy (R)
	U, V	I, mA
1.	0,55	0
2.	0,68	0,3
3.	0,71	0,9
4.	0,73	1,5
5.	0,75	3,0
6.	0,76	4,4
7.	0,77	6,1
8.	0,78	9,2
9.	0,79	12,3
10.	0,80	14,4
11.	0,81	19,2
12.	0,82	20,1

Napięcie przewodzenia dla diody prostowniczej wyniosło około 0,8 V

1. WNIOSKI I UWAGI

Po wykonaniu serii pomiarów oraz sporządzeniu charakterystyki dla pierwszej badanej diody (prostowniczej) zauważono, że dioda ta przewodzi prąd jedynie w kierunku przewodzenia. Widać, że natężenie w kierunku zaporowym (wartości rzędu 0,1 μA)m jest o wiele mniejsze od napięcia w kierunku przewodzenia. Pomiary zakończono
w momencie kiedy napięcie wynosiło 3,40V, aby nie osiągnąć przebicia, a co za tym idzie uszkodzenia diody. Prąd przewodzenia wzrastał szybko w zakresie 0,49 V do 0,64 V.
Napięcie przewodzenia wyniosło około 0,65V - świadczy to o tym, że badana dioda była diodą krzemową (dla diody krzemowej U_F - od 0,5V do 0,8V).

Drugą badaną diodą była dioda Zenera. Dioda Zenera wykorzystuje przekroczenie maksymalnego napięcia wstecznego, przy którym prąd bardzo szybko wzrasta. W przypadku diod Zenera napięcie to nazywane jest napięciem Zenera U_Z - dla badanej diody wyniosło około -5,2 V. Napięcie przewodzenia wyniosło około 0,8V. Zauważono, że w kierunku zaporowym natężenie prądu rosło bardzo szybko, przy niewielkich

zmianach napięcia (przy pomiarze nr 7. zmieniono zakres na mikromierzu z 20μA na 200mA).
Przykładowym, a zarazem najbardziej popularnym zastosowaniem diody prostowniczej (jej podstawową funkcją jest prostowanie prądu przemiennego) jest prostowanie napięcia o częstotliwości sieciowej, czyli w Polsce 50 Hz. Diody Zenera wykorzystuje się w układach stabilizacji napięcia i prądu.

Drugiej części ćwiczenia dotyczącej tranzystorów nie wykonano z powodu awarii układu pomiarowego w części pierwszej (z polecenia prowadzącego wykonano tylko badanie diod, kiedy układ był już sprawny).