POLITECHNIKA CZĘSTOCHOWSKA

INSTYTUT ELEKTRONIKI

TEMAT:

Badanie diod półprzewodnikowych.

Wydział elektryczny

Skład grupy:

Piotr Kołba

Artur Lauks

Grupa dziekańska III

1.1. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z właściwościami diod półprzewodnikowych: diody germanowej , diody krzemowej

i diody Zenera.

1.2. Tabele pomiarowe.

1. W temperaturze pokojowej.

- spolaryzowane w kierunku przewodzenia:

Nr diody	IF[mA]	4	6	8	10	20	30	40	60	80	100
1	UF[mV]	183	201	216	225	261	283	297	319	334	349
2	UF[mV]	564	583	597	607	638	657	670	686	700	709
4	UF[mV]	576	595	607	616	650	670	684	708	725	743

- spolaryzowane w kierunku zaporowym:

Nr diody	UR[V]	1	2	3	4	5	6	8	10	12	14
1	IR[mA]	0.05	0.08	0.10	0.13	0.16	0.18	0.22	0.26	0.29	0.34
2	IR[mA]	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0

Nr diody	UR[V]	2	4	6	8	9	UR[V]	10.8	10.9	10.9	11.0	11.1
4	IR[μA]	0	2.5	12	60	135	IR[mA]	5	10	25	40	70

2. W temperaturze 40^oC (313K).

- spolaryzowane w kierunku przewodzenia:

Nr diody	IF[mA]	4	6	8	10	20	30	40	60	80	100
1	UF[mV]	142	162	176	187	224	248	263	286	303	317
2	UF[mV]	516	537	551	562	595	616	629	648	660	670
4	UF[mV]	535	555	568	576	608	630	645	670	693	710

• spolaryzowana w kierunku zaporowym:

Nr diody	UR[V]	1	2	3	4	5	6	8	10	12	14
1	IR[mA]	0.19	0.23	0.25	0.28	0.32	0.35	0.41	0.46	0.5	0.56
2	IR[mA]	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0

Nr diody	UR [V]	2	4	6	8	9	UR [V]	11.05	11.08	11.14	11.18	11.21
4	IR [μA]	2.5	7.5	35	130	260	IR [mA]	5	10	25	40	70

Gdzie: 1 - dioda germanowa

2 - dioda krzemowa

4 - dioda Zenera

1.3. Wykresy:

Wykres U_F=f(I_F) diod spolaryzowanych w kierunku przewodzenia:

1. badanych w temperaturze pokojowej.

3. badanych w temperaturze 40^oC (313K).

Wykres zależności I_R=f(U_R) dla diody germanowej spolaryzowanej: zaporowo

a) badanej w temperaturze pokojowej.

b) badanej w temperaturze 40^oC (313K).

Wykres zależności I_R=f(U_R) diody Zenera spolaryzowanej zaporowo:

a) badanej w temperaturze pokojowej.

b) badanej w temperaturze 40^oC (313K).

1.4. Obliczenia:

Obliczam temperaturowy współczynnik zmian napięcia diody

przewodzącej kożystając z wzoru:

stąd:

- dla diody germanowej:

- dla diody krzemowej:

Dla diody Zenera obliczam:

a) rezystancję statyczną w punkcie pracy:

- w temperaturze 20^oC ( 293K ):

- w temperaturze 40^oC ( 313K ):

U_Z - jest to wartość napięcia odczytana z wykresu I_r = f(U_r)

przy prądzie 30 mA ( w punkcie pracy diody )

• b) rezystancję dynamiczną w punkcie pracy:

- w temperaturze 20^oC ( 293K ):

- w temperaturze 40^oC ( 313K ):

c) współczynnik stabilizacji napięcia:

• - w temperaturze 20^oC ( 293K ):

- w temperaturze 40^oC ( 313K ):

d) współczynnik temperaturowy:

• - w temperaturze 20^oC ( 293K ):

- w temperaturze 40^oC ( 313K ):

Wnioski:

Po wykreśleniu wykresów zależności odpowiednich wielkości oraz

dokonaniu odpowiednich obliczeń dla dwóch temperatur tj. temperatury pokojowej ok.20^oC ( ok.293K ) oraz po podgrzaniu diod do temperatury ok.40^oC ( ok.313K ) zauważamy , że parametry diod są uzależnione od temperatury , w której pracują. Wraz z przyrostem temperatury wzrasta rezystancja ststyczna i tak np. dla diody Zenera wzrosła z 363 Ω do

372 Ω. Rezystancja dynamiczna diody Zenera natomiast zmalała z 8,3 Ω

do 3,3 Ω. Przesunął się także punkt pracy diody Zenera. Napięcie na

diodzie w temperaturze ok. 20 ^oC wynosiło 10.9 V , a przy temperaturze

ok. 40 ^oC wynosiło ko. 11,18 V. Zauważamy , że są to niewielkie odchylenia

od napięcia 11V, na które dioda została wyprodukowana co świadczy

o jej dużej skuteczności przy stabilizacji napięcia nawet przy różnych temperaturach pracy. Współczynniki temperaturowe dla badanych diod germanowej oraz krzemowej wynoszą -2 mV/^oC , co odpowiada temperaturowym współczynnikom tego typu diod podanych przez wytwórcę. Dla diody Zenera współczynnik temperaturowy stabilizacji napięcia wynosi około 0.126 1/^oC. Współczynnik stabilizacji napięcia wynosi około 43,7 w temperaturze 20^oC , a w temperaturze 40^oC około 112,7 co mieści się w granica dopuszczalnego błędu dla tego typu diod.

---