5.11.2011

Elementy Półprzewodnikowe

Laboratorium

Ćwiczenie nr 2

„Diody stabilizacyjne’’

Sprawozdanie wykonali:

Tomasz Bronk

Piotr Iwanowski

Dawid Budnarowski

Wstęp:

1. Wyznaczanie charakterystyk statycznych i(u) diod stabilizacyjnych oraz U_Z0 oraz r_z

2.Wyznaczanie charakterystyk statycznych stabilizatorów u_wy (u_we)

Wykreślić zmierzone charakterystyki statyczne stabilizatorów u_wy (u_we), a następnie, znając wyznaczone w poprzednim punkcie wartości parametrów modelu statycznego użytych diod, obliczyć na podstawie wzoru:

te charakterystyki, a wyniki obliczeń nanieść na wykresy zawierające wyniki pomiarów.

3. Wyznaczanie charakterystyk statycznych stabilizatorów u_wy (R₀)

4.Wyznaczanie wartości współczynnika stabilizacji S_u

Dla badanych stabilizatorów obliczyć ze wzoru wartości współczynnika stabilizacji S_u , a następnie porównać wyznaczone wartości tego współczynnika z wartościami uzyskanymi z pomiarów, korzystając z wykresów u_WY (u_WE).

5. Wyznaczanie wartości rezystancji wyjściowych R_WY

Wyznaczyć wartości rezystancji wyjściowych R_WY badanych układów stabilizatorów. W tym celu, na podstawie charakterystyk u_WY (R₀), wyznaczyć dla przyjętego podziału zmian napięcia wyjściowego ∆u_WY zmiany prądu wyjściowego ∆i_WY.

1. Wyznaczanie charakterystyk statycznych i(u) diod stabilizacyjnych oraz U_Z0 oraz r_z:

Dioda nr 1

Wyniki pomiarów:

I	mA	0,0012	0,0087	0,1	0,9	3,2	6	9,1	12	18	21,9	28	34,3	37,4	40,4
UWY	V	1,46	1,97	2,64	3,49	3,97	4,2	4,34	4,43	4,54	4,59	4,65	4,69	4,71	4,72

Dioda nr 2

Wyniki pomiarów:

I	mA	0,00016	0,00021	0,00024	0,0003	0,00053	0,00065	0,0014
UWY	V	1,58	2,06	2,43	3,03	5,08	6,04	7,12

5,1	11,7	17,5	24,1	27,9	33,6	36,6	40,1
7,5	7,56	7,64	7,71	7,77	7,83	7,86	7,9

Na postawie wyników pomiarów wykreślamy charakterystykę statyczną i(u) diody stabilizacyjnej nr 1 i 2:

Na podstawie wykresu wyznaczyliśmy następujące wartości:

Dla diody numer 1:

$$r_{z = \frac{\text{du}}{\ \text{di}} = \ \frac{0,38}{0,0313} \approx 12,1\ \lbrack\mathrm{\Omega}\rbrack}$$

U_Z01=4,28 [V]

Dla diody numer 2:

$$r_{z = \frac{\text{du}}{\ \text{di}} = \ \frac{0,4}{0,035} \approx 11,43\ \lbrack\mathrm{\Omega}\rbrack}$$

U_Z02=7,45 [V]

2. Wyznaczanie charakterystyk statycznych U_WY(U_WE) stabilizatorów:

Dioda nr 1

Wyniki pomiarów:

UWE	V	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16
UWY	V	0	0,84	1,58	2,23	3,01	3,54	3,93	4,14	4,3	4,38	4,46	4,52	4,56	4,63	4,6	4,65	4,68

Na podstawie wyników z punktu nr 1 obliczamy teoretyczne napięcie wyjścia na stabilizatorze:

$r_{z = \frac{\text{du}}{\ \text{di}} = \ \frac{0,38}{0,0313} \approx 12,1\ \lbrack\mathrm{\Omega}\rbrack\ }$

U_Z01=4,28 [V] (z wykresu)

R₁=300Ω R₀=1kΩ

Obliczone wartości U_WY[V]:

UWY	V	4,17	4,21	4,25	4,29	4,32	4,36	4,4	4,44	4,48	4,52	4,55	4,59	4,63	4,67	4,71	4,75

Wykres:

Dioda nr 2

Wyniki pomiarów:

UWE	V	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16
UWY	V	0,84	1,58	2,33	3,07	3,9	4,64	5,47	6,21	6,91	7,46	7,49	7,52	7,56	7,59	7,62	7,66

Na podstawie wyników z punktu nr 1 obliczamy teoretyczne napięcie wyjścia na stabilizatorze:

$r_{z = \frac{\text{du}}{\ \text{di}} = \ \frac{0,4}{0,0,35} \approx 11,43\ }$

U_Z02=7,45 (z wykresu)

R₁=300Ω

R₀=1kΩ

Obliczone wartości U_WY[V]:

UWY	V	7,14	7,17	7,21	7,25	7,28	7,32	7,35	7,39	7,43	7,46	7,5	7,53	7,57	7,61	7,6	7,64	7,68

Wykres:

3. Wyznaczanie charakterystyk statycznych U_WY(R₀) stabilizatorów:

Dioda nr 1

Wyniki pomiarów:

Ro	Ω	10	20	30	40	50	60	70	80
UWY	V	0,51	0,981	1,418	1,841	2,234	2,611	2,961	3,267

90	100	110	120	130	280	180	190	300	400	900	1000
3,549	3,791	3,967	4,102	4,211	4,289	4,342	4,481	4,589	4,631	4,672	4,68

Na podstawie wyników z punktu nr 1 obliczamy teoretyczne napięcie wyjścia na stabilizatorze:

$$r_{z = \frac{\text{du}}{\ \text{di}} = \ \frac{0,38}{0,0313} \approx 12,1}$$

U_Z01=4,28 (z wykresu)

R₁=300Ω

U_WE=16V

Obliczone wartości U_WY[V]:

UWY	V	2,63	3,47	3,87	4,12	4,28	4,39	4,48	4,54	4,60	4,64	4,67	4,7	4,73	4,75	4,77	4,84	4,89	4,92	4,94	4,95

Wykres:

Dioda nr 2

Wyniki pomiarów:

Ro	Ω	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
UWY	V	0,51	0,98	1,425	1,845	2,242	2,618	2,973	3,311	3,631	3,954

100	110	120	130	140	150	160	180	200	300	400	500	600	900	1000
3,954	4,244	4,52	4,783	5,035	5,277	5,509	5,944	6,345	7,477	7,535	7,582	7,618	7,657	7,674

Na podstawie wyników z punktu nr 1 obliczamy teoretyczne napięcie wyjścia na stabilizatorze:

$r_{z = \frac{\text{du}}{\ \text{di}} = \ \frac{0,4}{0,0,35} \approx 11,43}$

U_Z02=7,45 (z wykresu)

R₁=300Ω

U_WE=16V

Obliczone wartości U_WY[V]:

UWY	V	5,07	6,13	6,59	6,84	7,01	7,12	7,21	7,27	7,32	7,36	7,40	7,42	7,45	7,47	7,49	7,55	7,59	7,62	7,64

Wykres:

4. Wyznaczanie wartości współczynnika stabilizacji S_u

Dioda nr 1

$$S_{U} = \frac{12,1\mathrm{\Omega}}{300\mathrm{\Omega}}_{\text{Ro} = 1k\mathrm{\Omega}} \approx 0,04$$

Dioda nr 2

$$S_{U} = \frac{11,43\mathrm{\Omega}}{300\mathrm{\Omega}}_{\text{Ro} = 1k\mathrm{\Omega}} \approx 0,038$$

5. Wyznaczanie wartości rezystancji wyjściowych R_WY

Dioda nr 1 Uz[V] 4,0 - 4,6

Dioda nr 2 Uz[V] 7,0 - 7,9