­­­­­ Politechnika Wrocławska	Mateusz Słowik Maciej Sasuła Mateusz Wnuk	Rok studiów II Grupa 4 Semestr 4 Rok akad. 2013/2014
Laboratorium Podstaw Elektroniki
Grupa Laboratoryjna 4	Numer ćwiczenia	Temat Diody Półprzewodnikowe. Charakterystyki, Modele, Zastosowania.
Data wykon. Ćwiczenia 12.03.2014r.	2

Cel ćwiczenia:Celem ćwiczenia jest praktyczne poznanie układów do badania charakterystyk diodpółprzewodnikowych, odcinków (zakresów): przewodzenia, zatkania, przebicia. Przyswojenie kształtu charakterystyk i ich matematycznego opisu. Poznanie i badanie najprostszych układów aplikacyjnych diod.

1. Układy pomiarowe, spis przyrządów :

• Układ poprawnego pomiaru napięcia do pomiaru charakterystyki przewodzenia i stabilizacji:

• Układ poprawne pomiary prądu do badania charakterystyk diod w zakresie zatkania.

• Układ parametrycznego stabilizatora napięcia

• Spis przyrządów:

- Dekadowy obciążnik rezystancyjny typ OD-Rb  inw. 329-IVa 4486

-Digital Multimeter (True RMS) MXD-4660Ainw. 329-Iva 4532

- Multimetr cyfrowy przenośny DT- 380

- Źródło nastawne typ ZNM -3/97A

- Źródło nastawne typ ZNM -2/97

2. Badanie zakresu przewodzenia diod:

• D1 Uniwersalna krzemowa typ 1N4148 (IF(AV)M = 0,2 A, URWM = 75 V),

• D2 Impulsowa Schottky'egotyp 1N5819 (IF(AV)M = 1 A, URWM = 40 V),

• D3 Stabilizacyjna tzw. Zeneratyp BZP683-C6V8, (IF(AV)M = 0,2 A,

UZn= 6,8 V, w zakresie stabilizacji PDM = 0,4W, ϑjmax= 150 oC).

• D4 Świecąca LED Zielona (Green)(IF(AV)M = 30mA, URWM = 5 V).

Tab.1.Badanie charakterystyki diody uniwersalnej krzemowej: 1N4148 w kierunku przewodzenia .
Lp.
1.
2.
3.
4.
5.
rD=33,6ΩIs=3E-06 mA M=1,51$\frac{\mathbf{R}}{\mathbf{r}\mathbf{d}}$ =18,6Ω

Tab.2. Badanie charakterystyki diody Shottky’ego: 1N5819 w kierunku przewodzenia.
Lp.
1.
2.
3.
4.
5.
rD=18,6Ω$\frac{\mathbf{R}}{\mathbf{r}\mathbf{d}}$ =11,7Ω

Tab.3. Badanie charakterystyki diody Zenera:BZP683-C68V w kierunku przewodzenia.
Lp.
1.
2.
3.
4.
5.
rD=10,5Ω$\frac{\mathbf{R}}{\mathbf{r}\mathbf{d}}$ =38,9Ω

Tab.4. Badanie charakterystyki diody LED: Green w kierunku przewodzenia.
Lp.
1.
2.
3.
4.
5.
rD=42,9ΩIs= 9E-17 mA M=3,51 $\frac{\mathbf{R}}{\mathbf{r}\mathbf{d}}$ =42,4Ω

Obliczenia:

Korzystając z wykładniczej linii trendu wyznaczono równanie:

3. Badanie diody w zakresie stabilizacji, kierunek wsteczny :

Tab.5. Badanie charakterystyki diody Zenera: BZP683-C68V w zakresie stabilizacji, kierunek wsteczny .
Lp.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
rZ=11,7Ω

Obliczenia rZ i UZ , z zależnościURZ=UZ +I F⋅rZ

4. Badanie diod w zakresie zatkania :

Tab.6. Badanie charakterystyki diody Schottky’ego: 1N5819 w zakresie zatkania.
Lp.
1.
2.
3.
4.

Tab.6. Badanie charakterystyki diodyZenera: BZP683-C68V w zakresie zatkania.
Lp.
1.
2.
3.
4.
Tab.7. Badanie charakterystyki diody uniwersalnej krzemowej: 1N4148 w zakresie zatkania.
Lp.
1.
2.
3.
4.

Tab.8. Badanie charakterystyki diody LED (Green) w zakresie zatkania.
Lp.
1.
2.
3.
4.

5. Badanie układu stabilizatora parametrycznego z diodą Zenera :

Tab.8.Badanie układu stabilizatora parametrycznego z diodą Zenera : BZP683-C68V
RL [Ω]
∞
1500
820
470

Obliczenia:

Obliczenia dla 15 V	RL=1500Ω	RL=820Ω	RL=470Ω
Uo [V]	6,860	6,835	6,797
Ui [V]	15,05	15,05	15,05
Ii [mA]	40	41	41
Io [mA]	4,6	8,3	15
Po [W]	0,03	0,06	0,1
Pi[W]	0,62	0,61	0,62
η[%]	4,8	9,8	16
Su [%/%]	0,13	0,13	0,13
Gu=0,06 V/V Ro=11,7Ω

7. Wnioski:

Do analizowania charakterystyki przewodzenia oraz stabilizacji stosuje się układ PPN. Do badania charakterystyki Zatkania diod układy PPP. Z wyników przeprowadzonych badań zaobserwowano, że przy wyznaczaniu charakterystyki przewodzenia wszystkich czterech diod znaczącemu wzrostowi napięcia towarzyszyły niewielki wzrosty prądu. Łatwo zauważyć, że przy wyznaczaniu charakterystyki diody Zenera w zakresie stabilizacji miało miejsce odwrotne zjawisko, małej zmianie napięcia towarzyszył stosunkowo duży wzrost prądu. Z badań charakterystyki diod w zakresie zatkania tylko dioda Schottky’ego przewodziła w kierunku zaporowym. Przy wyznaczaniu IR dla reszty diod przy napięciu znamionowym mniejszym od 5V użyty w ćwiczeniu amperomierz nie pokazywał wartości nawet na najmniejszym zakresie. Dlatego stwierdzono, że prąd IR ≤0,01, jego wartość z pewnością nie osiągnęła zera, tak jak sugerował przyrząd. Z wyników badań stabilizatora parametrycznego (wykres Uo = f(Ui) dlaRL) łatwo zauważyć, że bez względu na zmianę obciążenia zależność ta jest praktycznie liniowa. Nachylenie poszczególnych osi jest bardzo zbliżone do siebie. Oznacza to, że stabilizator bardzo dobrze stabilizuje napięcie, które mimo zmiany obciążenia zmienia się bardzo niewiele( zgodnie z teorią, tak właśnie powinno pozostać stałe), przedział zmian wartości napięcia wyjścia jest stosunkowo wąski. Dla badanego parametrycznego stabilizatora napięcia (dla 15V) można zauważyć ,że wraz ze spadkiem obciążenia sprawność takiego stabilizatora rośnie. Prawie dwukrotne zmniejszenie się obciążenia powoduje prawie dwukrotne zwiększenie się sprawności. Porównując wyniki otrzymane przy badaniu stabilizatora parametrycznego z teoretycznymi obliczeniami (porównywane są dane dla napięcia wejściowego 15V), widać, że dla podobnych obciążeń, napięcia na zaciskach wyjściowych stabilizatora są podobne (w teorii Uo=6,8V, z wyników badań Uo=6,835), prądy wejściowe jak i wyjściowe są takie same, Moce pobrane jak i oddane również bardzo podobne. Sprawność bardzo nieznacznie różni się od obliczeń teoretycznych. Różnice pomiędzy obliczeniami teoretycznymi a wynikami badań spowodowane są najprawdopodobniej błędami przyrządów pomiarowych.