Mechatronika niestacjonarne rok 1

2010/2011

Michał Kala

Michał Laskowski

Sławomir Stanisławski

Data: 03.06.2011

Temat: Wykreślenie charakterystyki I-U diody Zenera za pomocą oscyloskopu.

1. Teoria

Krótka charakterystyka diody Zenera

Diody Zenera są odmianą diody, której głównym przeznaczeniem jest blokowanie lub ograniczanie napięć. Dioda blokująca prąd nazywana jest polowym ogranicznikiem prądu. Wykorzystuje ona własność złącza p-n, która w zastosowaniu przy zwykłych diodach jest dla nich szkodliwa, a dokładnie to własność przekraczania maksymalnego napięcia wstecznego, przy którym prąd bardzo szybko wzrasta.

Należy podkreślić, że identycznie zachowuje się każda dioda półprzewodnikowa. Cechami, które pozwalają wydzielić diody Zenera jako oddzielną kategorię elementów, są:

- przebicie niepowodujące uszkodzenia diody,

- napięcie przebicia określone dokładnie, z niewielką tolerancją, typowo 5% (dla np. diod prostowniczych ważne jest aby nie było mniejsze od zadanej wartości),

- mała oporność dynamiczna,

- zapewnienie możliwie gwałtownego przejścia do stanu przebicia złącza

2. Przebieg ćwiczenia

Przy pomocy schematu należało umieścić zwory w postaci klipsów w odpowiednich miejscach układu 23001-blok a.1 Następnie na wejście układu należało podać sygnał sinusoidalny o napięciu między szczytowym 18V i częstotliwości 1kHz przy pomocy generatora. Poprawnie podany sygnał mogliśmy odczytać z ekranu oscyloskopu. Następnie za pomocą przewodów BNC połączono oscyloskop z badanym układem 23001-blok a.1 zgodnie z instrukcją ćwiczenia. Kolejnym krokiem było odpowiednie ustawienie oscyloskopu by otrzymać na ekranie badaną charakterystykę diody. Należało ustawić tryb pracy oscyloskopu X-Y. Za pomocą regulowanego potencjometru VR2 można było zaobserwować na ekranie zmiany kształtu przebiegu.

3. Wyniki

Po poprawnym połączeniu układu oraz doprowadzeniu odpowiedniego napięcia wejściowego na ekranie oscyloskopu zaobserwowaliśmy następujący przebieg:

Jest to charakterystyka diody Zenera (tutaj jest odwrócona względem osi OY). Napięcie wsteczne diody Zenera - U_Z, przy którym charakterystyka prądowo - napięciowa w zakresie zaporowym gwałtownie się nachyla, zależy głównie od rezystywności jaką cechuje się użyty materiał krzemowy. Napięcie to zazwyczaj wynosi od kilku do kilkudziesięciu Volt. Spadek napięcia na diodzie Zenera znajdującej się w obszarze przebicia jest nazywany napięciem stabilizacji, ponieważ w zasadzie, w pewnych granicach, nie jest ono zależne od wartości prądu płynącego przez diodę. Zależy ono jedynie od dynamicznej rezystancji, która wyraża sobą stosunek wzrostu napięcia stabilizacji i przyrostu przepływającego prądu. Diody Zenera są powszechnie stosowane, w różnego rodzaju układach stabilizacyjnych, układach ograniczających napięcie, są również stosowane jako stabilne źródło napięcia referencyjnego. Na rysunku poniżej przedstawiona jest cała charakterystyka diody Zenera oraz bardziej szczegółowa charakterystyka obszaru przebicia diody.

---