Charakterystyki podstawowych elementów elektronicznych (M5)

Grupa studencka: C11 Grupa lab.: 3	Data wykonania ćwiczenia : 7.05.14r.
Imię i nazwisko	Data zaliczenia
1. Tretan Maciej
2. Trzeciak Andrzej
3. Urbaniak Maciej
4. Urbański Jakub
5. Wawro Artur
6. Wąsikiewicz Mateusz

Dioda półprzewodnikowa- jest to rodzaj diody wykonanej z materiałów półprzewodnikowych i zawierającej złącze prostujące. Zbudowana jest z dwóch warstw półprzewodnika, tworzących razem złącze p-n. Jest elementem dwu końcówkowym, przy czym końcówka dołączona do obszaru n nazywa się katodą, a do obszaru p – anodą. Istotą działania większości diod jest przewodzenie prądu w jednym kierunku (zwanym kierunkiem przewodzenia) i blokowanie jego przepływu w drugim (zwanym kierunkiem zaporowym). Właściwość tę wykorzystuje się do prostowania napięcia przemiennego. Jednakże poza tą podstawową cechą diody półprzewodnikowej ma ona również szeroką gamę innych zastosowań, z uwagi tej można je podzielić na następujące rodzaje diod:

• Prostownicza- prostowanie prądu przemiennego

• Stabilizacyjna(Zenera)- stosuje się ją w układach stabilizacji napięcia i prądu

• Tunelowa- posiada odcinek charakterystyki o ujemnej rezystancji dynamicznej

• Pojemnościowa- o pojemności zależnej od przyłożonego napięcia

• Elektroluminescencyjna(LED)- dioda świecąca

• Laserowa

• Mikrofalowa

• Detekcyjna

• Fotodioda

Dioda prostownicza- Głównymi parametrami diod prostowniczych jest maksymalne dopuszczalne napięcie wsteczne (napięcie pomiędzy anodą i katodą w stanie „zatkania”) i maksymalny prąd przewodzenia, parametry te określają możliwość użycia diody w konkretnym zastosowaniu. Innymi parametrami ważnymi w tego rodzaju zastosowaniach jest maksymalny prąd chwilowy (określający odporność na przeciążenia), maksymalna moc tracona na diodzie, czas odzyskiwania zdolności zaworowej (wyznacza maksymalną częstotliwość prądu prostowanego). Zazwyczaj do produkcji diody prostowniczej stosuje się krzem oraz german.

Dioda Zenera- głównym parametrem jest napięcie przebicia złącza p-n. Po przekroczeniu napięcia przebicia ma miejsce nagły, gwałtowny wzrost prądu. W kierunku przewodzenia (anoda spolaryzowana dodatnio względem katody) zachowuje się jak normalna dioda, natomiast przy polaryzacji zaporowej (katoda spolaryzowana dodatnio względem anody) może przewodzić prąd po przekroczeniu określonego napięcia na złączu, zwanego napięciem przebicia. Napięcie przebicia jest praktycznie niezależne od płynącego prądu i zmienia się bardzo nieznacznie nawet przy dużych zmianach prądu przebicia (dioda posiada w tym stanie niewielką oporność dynamiczną).

1. Pomiar charakterystyk I = I(U) diod.

Dioda Germanowa

Dioda Krzemowa

Dioda Zenera

Wnioski: Z doświadczeń można zauważyć że dioda prostownicza przewodzi prąd tylko w jednym kierunku, dla tego właśnie używa się ich do prostowania prądu zmiennego. Jeśli chodzi o prąd przewodzenia to dioda germanowa działa już przy 0.1V, a dioda krzemowa przy 0.5V.
Natomiast jeśli chodzi o diodę zenera to w kierunku przewodzenia zachowuje się ona dokładnie tak jak dioda prostownicza a w kierunku zaporowym może przewodzić prąd po przekroczeniu napięcia przebicia i nie ulega ona zniszczeniu. Zmierzona wartość diody zenera wynosi 0.65V.

Tyrystor – element półprzewodnikowy składający się z 4 warstw w układzie p-n-p-n. Jest on wyposażony w 3 elektrody, z których dwie są przyłączone do warstw skrajnych, a trzecia do jednej z warstw środkowych. Elektrody przyłączone do warstw skrajnych nazywa się katodą (K) i anodą (A), a elektroda przyłączona do warstwy środkowej – bramką (G).
Tyrystor przewodzi w kierunku od anody do katody. Jeżeli anoda jest o dodatnim potencjale względem katody, to złącza skrajne typu p-n są spolaryzowane w kierunku przewodzenia, a złącze środkowe n-p w kierunku zaporowym. Dopóki do bramki nie doprowadzi się napięcia, tyrystor nie przewodzi prądu. Doprowadzenie do bramki dodatniego napięcia względem katody spowoduje przepływ prądu bramkowego i właściwości zaporowe środkowego złącza zanikają w ciągu kilkumikrosekund; następuje wyzwolenie tyrystora.

1. Pomiar charakterystyk I = I(U) tyrystora.

Wnioski: W przypadku tyrystora proces przewodzenia nie zostanie zainicjowany dopóki do bramki nie doprowadzi się napięcia (w naszym przypadku wynosiło ono 5,5V). Właściwości zaporowe środkowego złącza zanikają w ciągu kilku milisekund od momentu doprowadzenia napięcia na bramkę. Moment ten nazywa się „zapłonem” i jego efektem jest przewodzenie prądu przez tyrystor.

Tranzystor- Zbudowany jest z trzech warstw półprzewodnika o różnym typie przewodnictwa. Charakteryzuje się tym, że niewielki prąd płynący pomiędzy dwiema jego elektrodami(nazywanymi bazą i emiterem) steruje większym prądem płynącym między emiterem, a trzecią elektrodą (nazywaną kolektorem). Ma on zdolność wzmacniania sygnału. Jeśli chodzi o budowę to tranzystor bipolarny składa się z trzech warstw półprzewodnika o różnym typie przewodnictwa: p-n-p lub
n-p-n (istnieją więc dwa rodzaje tranzystorów bipolarnych: pnp i npn). Poszczególne warstwy noszą nazwy:
- emiter
- baza
- kolektor

1. Pomiar charakterystyki wyjściowej tranzystora I_c = I_c(U_c).

Wnioski: Na podstawie powyższego wykresu można stwierdzić iż powyżej pewnego napięcia prąd kolektora prawie nie zależy od napięcia U_CE, oraz że do wywołania dużej zmiany prądu kolektora I_C wystarczy mała zmiana napięcia baza-emiter.