Ćwiczenie M5

Charakterystyki podstawowych elementów elektronicznych

Laboratorium Elektrotechniki i elektroniki
Grupa studencka…………grupa lab……………..	Data wykonania ćwiczenia:………...
Imię i nazwisko	Data zaliczenia	Ocena
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.

1.Pomiar charakterystyk
diod i tyrystora

Układ do pomiaru charakterystyk diod i tyrystora

1. 
   Dioda germanowa - dominowała w zastosowaniach zanim została wyparta w latach 60-tych przez diody krzemowe. Diody germanowe stosowane są nadal jako części zamienne, oraz w niektórych układach, gdzie przede wszystkim potrzebne jest niskie napięcie progowe np. w detektorach, w sprzęcie radiowym i video. Dla diod niskoprądowych, spadek napięcia w kierunku przewodzenia zawiera się w przedziale 0,2 - 0,5 V. Napięcie to zależy od wartości prądu ale w mniejszym stopniu niż dla diod krzemowych, które mają wyższą "rezystancję" w kierunku przewodzenia. Spadek napięcia
   w kierunku przewodzenia w diodach germanowych jest z kolei bardziej zależny od temperatury niż w diodach krzemowych.

b) Dioda krzemowa - występuje dzisiaj najczęściej. Diody przeznaczone do pracy przy małych prądach maja napięcie progowe (spadek napięcia w kierunku przewodzenia) ok. 0,7 V, podczas gdy diody mocy maja napięcie progowe 1V lub więcej. Gdy napięcie zaporowe przekroczy wartość katalogową diody, to ulega ona zniszczeniu.

Zarówno w diodzie germanowej jak i krzemowej przy bardzo małym napięciu prąd przewodzenia bardzo mocno wzrasta do dużych wartości.

c) Dioda Zenera - zachowuje się w kierunku przewodzenia jak zwykła dioda, ale ma bardzo dokładnie określone napięcie przebicia w kierunku wstecznym. Diod tych używa się do pracy w kierunku zaporowym i wykorzystuje się tzw. napięcie Zenera tj. napięcie, przy którym prąd wsteczny diody gwałtownie rośnie.

Można zauważyć na wykresie, że istnieje pewna wartość napięcia wstecznego, przy którym dioda Zenera zaczyna przewodzić prąd - jest to charakterystyczna wartość tej diody - napięcie Zenera.

d) Tyrystor - Tyrystor przewodzi w kierunku od anody do katody. Jeżeli anoda jest na 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, dopóty tyrystor praktycznie nie przewodzi prądu. Doprowadzenie do bramki dodatniego napięcia względem katody spowoduje przepływ prądu bramkowego i właściwości zaporowe środkowego złącza zanikają w ciągu kilku
mikrosekund; moment ten nazywany bywa "zapłonem" tyrystora (określenie to pochodzi z czasów, kiedy funkcję tyrystorów pełniły lampy elektronowe - tyratrony, w których przewodzenie objawiało się świeceniem zjonizowanego gazu). Warto wspomnieć, że "zapalony" tyrystor przewodzi prąd nawet jeśli napięcie do bramki nie jest już przyłożone, traci on te właściwości dopiero po zaniku prądu przewodzenia konieczny jest wówczas ponowny zapłon tyrystora.

2. Pomiar charakterystyki wyjściowej tranzystora

Układ do pomiaru charakterystyki wyjściowej tranzystora

Tranzystor - jest to trójelektrodowy półprzewodnikowy element elektroniczny, posiadający zdolność wzmacniania sygnału elektrycznego. Zasada działania tranzystora bipolarnego polega na sterowaniu wartością prądu kolektora za pomocą prądu bazy. (Prąd emitera jest zawsze sumą prądu kolektora i prądu bazy). Prąd kolektora jest wprost proporcjonalny do prądu bazy.

Tranzystor ze względu na swoje właściwości wzmacniające znajduje bardzo szerokie zastosowanie. Jest wykorzystywany do budowy wzmacniaczy różnego rodzaju: różnicowych, operacyjnych, mocy (akustycznych), selektywnych, pasmowych. Jest kluczowym elementem w konstrukcji wielu układów elektronicznych, takich jak źródła prądowe, lustra prądowe, stabilizatory, przesuwniki napięcia, klucze elektroniczne, przerzutniki czy generatory. Ponieważ tranzystor może pełnić rolę klucza elektronicznego, z tranzystorów buduje się także bramki logiczne realizujące podstawowe funkcje boolowskie, co stało się motorem do bardzo dynamicznego rozwoju techniki cyfrowej w ostatnich kilkudziesięciu latach. Tranzystory są także podstawowym budulcem wszelkiego rodzaju pamięci półprzewodnikowych.

Zbiorczy wykres charakterystyki wyjściowej tranzystora dla różnych
:

- powyżej pewnego napięcia prąd kolektora prawie nie zależy od napięcia

- do wywołania dużej zmiany prądu kolektora wystarczy mała zmiana napięcia baza-emiter.

Podsumowanie:

Diody są to elementy dwukońcówkowe o nieliniowej i niesymetrycznej charakterystyce. U podstaw działania diod leżą zjawiska jakie zachodzą w złączu PN (bryła półprzewodnika utworzoną przez dwa graniczące ze sobą obszary typu P oraz N). Polaryzacja w kierunku przewodzenia występuje, gdy napięcie zewnętrzne jest doprowadzone do złącza PN, w taki sposób, że biegun dodatni źródła napięcia U jest połączony z obszarem P, biegun zaś ujemny z obszarem N. Polaryzacja w kierunku zaporowym występuje wówczas, gdy biegun dodatni źródła napięcia zewnętrznego połączony jest z obszarem N, biegun zaś ujemny z obszarem P.
Przy polaryzacji złącza PN w kierunku zaporowym napięciem większym niż pewna charakterystyczna dla danego złącza wartość napięcia nazywana napięciem przebicia, następuje raptowny wzrost prądu płynącego przez złącze. Zjawisko to nosi nazwę przebicia złącza (przebicie Zenera). Podstawowym zastosowaniem diod jest prostowanie, czyli zamiana napięcia przemiennego, pochodzącego najczęściej z transformatora, na jednokierunkowe. Oto najprostszy układ prostowniczy wraz z przebiegiem napięcia na odbiorniku.

Tyrystor przewodzi w kierunku od anody do katody. Jeżeli anoda jest na dodatnim potencjale względem katody, to złącza skrajne typu PN są spolaryzowane w kierunku przewodzenia, a złącze środkowe NPw kierunku zaporowym. Dopóki do bramki nie doprowadzi się napięcia, dopóty tyrystor praktycznie nie przewodzi prądu. Doprowadzenie do bramki dodatniego napięcia względem katody spowoduje przepływ prądu bramkowego i właściwości zaporowe środkowego złącza zanikają w ciągu kilku mikrosekund. Tyrystor przewodzi prąd nawet jeśli napięcie do bramki nie jest już przyłożone, traci on te właściwości dopiero po zaniku prądu przewodzenia. Wówczas konieczny jest ponowny zapłon tyrystora.

I_b=50
A

I_b=70
A

I_b=30
A

I_b=10
A

---