Wstęp do elektroniki –laboratorium

Sprawozdanie

Ćwiczenie 1

Parametry statyczne diod półprzewodnikowych

Jakub Łopatka 171375

Robert Mazurkiewicz 171379

Przemysław Piecho 171395

Data 12.04.2012

Godzina 8:15, semestr II

Grupa 2C6

Grupa ćwiczeniowa 3

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest poznanie statycznych charakterystyk podstawowych typów diod półprzewodnikowych oraz zapoznanie się z metodami identyfikacji parametrów odpowiadających im modeli statycznych. Modele te stanowią podstawę schematów zastępczych stosowanych przy projektowaniu układów elektronicznych zawierających diody oraz pozwalają na w miarę precyzyjne określenie strat mocy w przyrządzie w stanie przewodzenia i blokowania.

1. Przebieg ćwiczenia

Wykorzystując stanowisko pomiarowe należało pomierzyć charakterystyki prądowo-napięciowe dla kierunku przewodzenia i kierunku blokowania wszystkich diod na stanowisku. Do wykonania pomiarów wykorzystać dwa układy których schematy zamieszczone są poniżej. Pierwszy układ A do pomiaru charakterystyk w kierunku przewodzenia (dużych prądów) i układ B dla kierunku wstecznego ( małych prądów).

Tabele pomiarów i wykresy charakterystyk

dioda krzemowa
przewodzenia		blokowania
V	mA	V	mA
0	0	-0,13	-0,0000033
0,219	0	-0,34	-0,0000047
0,473	0,2	-0,72	-0,0000054
0,571	1,5	-1,7	-0,0000059
0,617	3,6	-2,6	-0,0000061
0,642	6,2	-4,07	-0,0000063
0,671	12	-6,82	-0,0000067
0,684	15,9	-9,2	-0,000007
0,703	24,4	-11,72	-0,0000073
0,73	45,1	-13,68	-0,0000076
0,75	76	-16,8	-0,0000079
0,755	89,5	-18,47	-0,0000081

Charakterystyki dla diody krzemowej zestawiliśmy na osobnych wykresach gdyż bardzo małe wartości prądów w kierunku wstecznym były niewyraźne na wspólnym wykresie

diody zenera 1 i 2
przewodzenia		blokowania		przewodzenia		blokowania
V	mA	V	mA	V	mA	V
0	0	0	0	0	0	0
0,135	0	-0,53	0	0,115	0	-1,4
0,422	0	-1,3	-0,05	0,4	0	-2,14
0,597	0,01	-1,81	-0,54	0,584	0,01	-3,42
0,666	0,16	-1,96	-1	0,701	0,21	-5,22
0,701	0,67	-2,25	-2,68	0,756	1,42	-7,81
0,741	2,77	-2,44	-5	0,773	2,57	-8,07
0,756	4,99	-2,6	-8,14	0,801	6,89	-8,08
0,766	7,51	-2,74	-11,92	0,816	11,21	-8,1
0,772	10,1	-2,77	-13,5	0,826	15,64	-8,12
0,78	14,84	-2,83	-15,82	0,832	19,72	-8,17
0,781	17,86					-8,21

germanowa
przew		blok
V	mA	V	mA
0	0	0	0
0,191	0,12	-0,13	-0,00035
0,23	0,26	-0,45	-0,00042
0,267	0,52	-0,6	-0,00045
0,321	1,23	-1,23	-0,00057
0,386	3,21	-2,24	-0,00073
0,401	3,92	-3,57	-0,00094
0,414	4,67	-4,77	-0,00108
0,45	7,6	-5,7	-0,00123
0,473	10,22	-9,03	-0,00186
0,496	13,37	-11,08	-0,00232
0,517	16,95	-15,31	-0,00357
		-16,2	-0,00388
		-18,49	-0,00477

W przypadku diody germanowej również zestawiliśmy charakterystyk osobno dla lepszego porównania

led czerwona
przewodzenia	blokowania
V	mA	V
0	0	0
0,64	0	-0,03
1,34	0	-1,16
1,5	0,02	-2,12
1,63	0,57	-2,98
1,65	1,06	-6,61
1,66	1	-9,33
1,69	2,5	-11,69
1,72	4,6	-14,63
1,74	6,92	-18,5
1,77	10,21
1,79	13,21
1,81	16,4

led biała
V	mA	V	mA
0	0	0	0
0,1	0	-0,01	-0,0000009
0,18	0	-0,85	-0,0000019
2,36	0,1	-1,19	-0,0000038
2,6	0,38	-1,67	-0,0000011
2,79	2	-1,89	-0,00000156
2,88	3,58	-2,17	-0,00000245
2,94	5,27	-2,66	-0,0000048
3	7,22	-3	-0,0000074
3,02	8,42	-3,44	-0,000001184
3,06	10	-4,02	-0,000001996
3,11	12,96
3,15	15,2

Wnioski

Na wykreślonych charakterystykach diod Zenera widzimy trzy charakterystyczne obszary. Dla 1 diody Zenera dla napięć mniejszych od -1,3 V i dla 2 diody Zenera dla napięć mniejszych od około -8,0 V występuje zjawisko lawinowe (przebicie, efekt Zenera), w związku z czym prąd diody znacznie maleje przy niewielkich zmianach napięcia diody.

Dla diody LED 1 Napięcie U_p =1,5 V , dioda zaczyna świecić na czerwono, dla diody LED 2 napięcie to wynosi około 2,36 V, wówczas dioda zaczyna świecić na biało.

W zakresie napięć od -1,3 V do około 0,5 V dioda Zenera 1 jest spolaryzowana zaporowo, płynie przez nią tylko niewielki prąd równy prądowi Is., natomiast dla diody 2 zakres ten wynosi od -8,0 V do około 0,5 V. Po przekroczeniu napięcia U_{p 1} =0,59 V i U_p2 =0,58 V Dioda wchodzi w stan przewodzenia, a jej prąd zwiększa się ze wzrostem napięcia U polaryzującego diodę.

W zakresie napięć wstecznych dla diod krzemowej germanowej oraz LED białej na wykresach polaryzacji w kierunku blokowania widać że wartości prądów maleją ale są one bardzo małe rzędu np. 1.4 nA w przypadku diod krzemowej i LED białej lub np. 2,3 µA dla diody germanowej.