1EF-DI Informatyka Dzienne 11.10.2010r.

Laboratorium z fizyki

Ćw. nr: 29

Charakterystyki diody półprzewodnikowej

Konrad Bieda

L 12

1. Opis Ćwiczenia

Ćwiczenie to zostało opracowane, by student mógł poznać metody pomiaru charakterystyk diod półprzewodnikowych, Zenera, świecących, oraz poznać zasady wyznaczania z nich parametrów. By wykonać to ćwiczenie, należało wiedzieć, czym są diody prostownicze, Zenera oraz świecące, oraz czym się charakteryzują. Dioda półprzewodnikowa to dwukońcówkowy element półprzewodnikowy. Zbudowana jest z dwóch warstw półprzewodnika, odmiennie domieszkowanych - typu n i typu p, tworzących razem złącze p-n, lub z połączenia półprzewodnika z odpowiednim metalem - dioda Schottky'ego. Końcówka dołączona do obszaru n nazywa się katodą, a do obszaru p - anodą. Element ten charakteryzuje się jednokierunkowym przepływem prądu - od anody do katody, w drugą stronę prąd nie płynie (zawór elektryczny), dioda Zenera (stabilistor) - odmiana diody półprzewodnikowej, której głównym parametrem jest napięcie przebicia złącza p-n. Po przekroczeniu napięcia przebicia ma miejsce nagły, gwałtowny wzrost prądu. W kierunku przewodzenia zachowuje się jak normalna dioda, natomiast przy kierunku zaporowym może przewodzić prąd po przekroczeniu określonego napięcia na złączu, zwanego napięciem przebicia. Przy niewielkich napięciach (do ok. 4 woltów) podstawową rolę odgrywa zjawisko Zenera, w zakresie od 4 do 8 woltów zjawisko Zenera i przebicie lawinowe, a powyżej 8 woltów - wyłącznie przebicie lawinowe. Napięcie przebicia jest praktycznie niezależne od płynącego prądu i zmienia się bardzo nieznacznie nawet przy dużych zmianach prądu przebicia. Natomiast dioda LED, jest zaliczana do półprzewodnikowych przyrządów optoelektronicznych, emitujących promieniowanie w zakresie światła widzialnego i podczerwieni.

2. Schematy połączeń

I. Kierunek zaporowy

II. Kierunek przewodzenia

3. Tabele z wynikami pomiarów

Dioda półprzewodnikowa

Kierunek zaporowy	U	[V]	0,05	0,11	0,17	0,24	0,3	0,4	0,6
		I	[μA]	2	3	5	9	9	9	9
	Kierunek przewodzenia	U	[V]	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5
		I	[mA]	0,4	3,7	19,9	63	142

Dioda Zenera

Kierunek zaporowy	U	[V]	0	3	3,5	4	4,5	4,8	4,9
		I	[mA]	0	3	10	37	139	1000	2000
	Kierunek przewodzenia	U	[V]	0	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8
		I	[mA]	0	0,3	0,5	0,8	1,3	2	4	33

Dioda LED

Kierunek przewodzenia	U	[V]	0	1,55	1,6	1,65	1,7	1,75	1,8
		I	[mA]	0	5	10	15	20	25	30

4. Niepewności pomiarowe

5. Wykresy

1. Dioda półprzewodnikowa

2. Dioda Zenera

3. Dioda LED

6. Wnioski

W niniejszym doświadczeniu badaliśmy charakterystyki poszczególnych diod, wykreślając je na podstawie napięcia oraz natężenia prądu, które przez nie przepływają. Wykresy są bardzo zbliżone do poprawnych, mianowicie widać na nich tendencje diod do hamowania przepływu ładunków, a także efekt Zenera. Doświadczenie uważam za udane, pomimo występowania błędów pomiarowych. Zestawiając to sprawozdanie musiałem w dużym stopniu polegać na intuicji, gdyż nie wszystko było jasno i przejrzyście wytłumaczone, tak szukając inspiracji do rozwiązania problemu udało mi się przeczytać część materiałów odnoszących się do diod, i ich właściwościach.

---