KLASa --> [Author:SS]	IMIĘ I NAZWISKO	Nr w dzienniku	ZESPÓŁ SZKÓŁ ŁĄCZNOŚCI W KRAKOWIE
3Ea	Rafał Popławski	23
						Pracownia elektroniczna
Nr. Ćw.	Temat ćwiczenia	Data	Ocena	Podpis
2	Badanie diod Zenera	01.12.2002

1.Opisać budowę, własności i zasadę działania diody Zenera:

• charakterystyka prądowo-napięciowa I=f(U) diody,

• rezystancja statyczna diody

• rezystancja dynamiczna diody

• zjawisko lawinowe i Zenera

• temperaturowy współczynnik napięcia Zenera

• współczynnik stabilizacji

2.Parametry diód Zenera:

• umiejętność posługiwania się katalogiem i identyfikacji elementów,

• dane katalogowe badanych diód,

• porównanie parametrów,

• klasyfikacja parametrów półprzewodnikowych,

3.Badanie diód Zenera:

• narysować schemat układu pomiarowego,

• zestawić układ pomiarowy,

• stosując metodę „punkt po punkcie” zdjąć charakterystykę prądowo -napięciową diody w kierunku przewodzenia i zaporowym,

• wyniki pomiarów zestawić w tabelach,

• na podstawie wyników pomiarów na papierze milimetrowym wykreślić ch-ki I=f(U),

• korzystając z charakterystyk obliczyć i w charakterystycznych zakresach pracydiody (oznaczyć na wykresach i , a obliczenia zamieścić w sprawozdaniu) oraz określić napięcie Zenera,

• obliczyć współczynnik stabilizacji S dla każdej diody,

4.Podać wnioski własne.

5.Podać wykaz użytych przyrządów.

Tabelki

Typ:	BZP 620 C24
Lp	U	I	Lp	U	I
-	[V]	[mA]	-	[V]	[mA]
1	0	0	14	0,633	1
2	0,5	0,02	15	0,653	2
3	0,545	0,04	16	0,665	3
4	0,552	0,06	17	0,681	5
5	0,561	0,08	18	0,696	8
6	0,568	0,1	19	0,704	10
7	0,575	0,13	20	0,711	12
8	0,579	0,15	21	0,720	15
9	0,584	0,18	22	0,728	18
10	0,587	0,2	23	0,733	20
11	0,599	0,3	24	0,743	25
12	0,614	0,5	25	0,753	30
13	0,627	0,8

Kierunek zaporowy
Typ:	BZP 683 C3V3		BZP 620 C6V8		BZP 620 C24				BZP 620 C10
Lp	U	I	U	I		U	I	U		I
-	[V]	[mA]	[V]	[mA]		[V]	[mA]	[V]		[mA]
1	0	0	0	0		0	0	0		0
2	1,638	0,02	3,303	0,02		23,75	0,02	9,43		0,02
3	1,794	0,04	3,720	0,04		23,76	0,04	9,43		0,04
4	1,88	0,06	3,988	0,06		23,76	0,06	9,43		0,06
5	1,961	0,08	4,173	0,08		23,76	0,08	9,44		0,08
6	2,020	0,1	4,321	0,1		23,75	0,1	9,44		0,1
7	2,085	0,13	4,485	0,13		23,75	0,13	9,44		0,13
8	2,122	0,15	4,583	0,15		23,75	0,15	9,44		0,15
9	2,172	0,18	4,694	0,18		23,75	0,18	9,44		0,18
10	2,204	0,2	4,762	0,2		23,75	0,2	9,44		0,2
11	2,319	0,3	5,012	0,3		23,75	0,3	9,45		0,3
12	2,472	0,5	5,320	0,5		23,78	0,5	9,46		0,5
13	2,622	0,8	5,592	0,8		23,79	0,8	9,47		0,8
14	2,696	1	5,712	1		23,80	1	9,47		1
15	2,946	2	6,054	2		23,83	2	9,49		2
16	3,092	3	6,233	3		23,86	3	9,50		3
17	3,290	5	6,416	5		23,90	5	9,52		5
18	3,471	8	6,548	8		23,97	8	9,54		8
19	3,560	10	6,599	10		24,04	10	9,55		10
20	3,631	12	6,634	12		24,11	12	9,56		12
21	3,713	15	6,672	15		24,19	15	9,57		15
22	3,780	18	6,700	18		24,36	18	9,58		18
23	3,819	20	6,713	20		24,49	20	9,59		20
24	3,902	25	6,738	25		24,58	25	9,61		25
25	3,958	30	6,756	30		24,66	30	9,62		30

Schemat

PARAMETRY DIOD:

Przy polaryzacji diody półprzewodnikowej w kierunku wstecznym występuje zakres silnego wzrostu prądu. W konwencjonalnych diodach prostowniczych, o słabym domieszkowaniu obszaru n, napięcia odpowiadające temu zakresowi są duże, rzędu dziesiątek i setek, a nawet tysięcy Voltów. W diodach o silniejszym domieszkowaniu napięcia przebicia są mniejsze, mogą być nawet rzędu kilku lub kilkunastu Voltów. Przyczyną wzrostu prądu w diodach bardzo silnie domieszkowanych jest efekt Zenera, a w diodach słabiej domieszkowanych - przebicie lawinowe.

Przebicie Zenera jest zjawiskiem gwałtownego wzrostu prądu płynącego przez złącze spolaryzowane zaporowo, zachodzącego w silnie domieszkowanym złączu pn o wąskiej warstwie zaporowej przy napięciu mniejszym bądź równym 5 V. Jego przyczyną jest pojawienie się dodatkowych nośników w warstwie zaporowej pod wpływem jonizacji elektrostatycznej atomów w warstwie zaporowej.

Obydwa rodzaje przebić nie powodują zniszczenia diody, pod warunkiem, że nie następuje zbytnie przegrzanie złącza na skutek wydzielania się dużej mocy. W zakresie przebicia dioda charakteryzuje się bardzo małą rezystancją dynamiczną (przyrostową). Dużym zmianą prądu odpowiadają bardzo małe zmiany napięcia. Efekt przebicia może być wykorzystany do stabilizacji napięcia stałego. Do głównych parametrów diody Zenera należą:

- napięcie znamionowe stabilizacji i prąd przy tym napięciu

- rezystancja dynamiczna (przyrostowa) dla punktu pracy

- współczynnik temperaturowy zmiany napięcia stabilizacji

- dopuszczalne straty mocy

Z parametrów tych można określić rezystancję statyczną diody w określonym punkcie pracy, prąd maksymalny diod i zakres zmian napięcia stabilizowanego. Dokładniejsze dane można wyznaczyć z charakterystyki statycznej elementu. Współczynnik temperaturowy zmiany napięcia stabilizacji jest określony jako względna zmiana napięcia przy zmianie temperatury. Współczynnik ten ma wartość ujemną dla diod z przebiciem Zenera i dodatnią dla diod z przebiciem lawinowym. W diodach, w których jednocześnie występują oba rodzaje przebić, zachodzi częściowa kompensacja zmian termicznych napięcia stabilizowanego. Kompensację można także otrzymać łącząc szeregowo diodę zwykłą (ze współczynnikiem ujemnym) z diodą Zenera o współczynniku dodatnim lub łącząc szeregowo dwie diody stabilizujące mające przeciwne znaki współczynnika.

Obliczenia

Maksymalne napięcie Zenera - I_{Z max} =

dla D1: I_{Z max} =

dla D2: I_{Z max} =

dla D3: I_{Z max} =

dla D4: I_{Z max} =

Rezystancja statyczna diody: R_S =

dla D1: R_S =
kΩ

dla D2: R_S =
kΩ

dla D3: R_S =
kΩ kierunek przewodzenia: R_S =
Ω

dla D4: R_S =
kΩ

Rezystancja dynamiczna: r_d =

dla D1: r_d =
90 Ω

dla D2: r_d =
12,6Ω

dla D3: r_d =
56,6Ω kierunek przewodzenia: r_d =
2,66 Ω

dla D4: r_d =
3,33Ω

Współczynnik stabilizacji: S =

dla D1: S =

dla D2: S =

dla D3: S =

dla D4: S =

Wnioski własne

W tym ćwiczeniu wykonywaliśmy pomiary potrzebne do wykreślenia charakterystyk prądowo-napięciowych diod Zenera, w kierunku przewodzenia i zaporowym.

W kierunku przewodzenia pomiary wykonywaliśmy tylko dla diody BZP 620 C24, w kierunku zaporowym dla tej diody oraz trzech innych: BZP 683 C3V3, BZP 620 C6V8 i BZP 620 C10.

Na wykreślonych charakterystykach można zaobserwować:

• Na charakterystyce diody 1 w kierunku zaporowym, aż do wartości napięcia równej 2,5V prąd ma nie wielką wartość bliską 0. Od wartości 2,5v widać jak prąd wzrasta. Maksymalne napięcie równe 4,02V osiąga przy wartości prądu równej 35 mA.

• Na cha-ce diody 2 niewielki prąd utrzymuje się aż do wartości 5V napięcia. Maksymalne napięcie, będące napięciem Zenera dla tej diody, równe 6,8V dioda ta osiąga przy prądzie równym 17 mA, po tej wartości napięcie ulega już tylko niewielkim zmianom(rośnie).

• Na cha-ce diody 3 minimalna(bliska zeru) wartość prądu utrzymuje się oż do wartości napięcia równej 23,5V . Napięcie Zenera dioda ta osiąga przy prądzie równym 8mA. Powyżej tej wartości napięcie zmienia się bardzo mało.

• Na cha-ce diody 4 istotny wzrost prądu można zaobserwować przy napięciu równym ok. 9,6V. Wartość napięcia Zenera dioda to osiąga dla prądu o wartości 23,5mA.

W kierunku przewodzenia mamy do czynienia ze znacznie mniejszymi wartościami napięcia (nie przekraczającego 1V).

Spis przyrządów

• zasilacz symetryczny

• rezystor suwakowy 165 Ω III/1/36 TŁ

• rezystor suwakowy 151 Ω III/1/455 TŁ

• układ do badania diod Zenera PT/P/23

• multimetr YF-3503 III/I/433/PE

• cyfrowy woltomierz “DIGITAL VOLTMETER TYPE V534” III-I-160-PE

---