Sprawozdanie z diod, Moje, Studia, elektrotechnika, Różne


Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

Laboratoria z Elektrotechniki i Elektroniki

SPRAWOZDANIE

Ćwiczenie nr 2

Temat: Badanie diod półprzewodnikowych.

Data złożenia sprawozdania:

23.01.2011r.

Ocena:

Wykonali: IM1-11

Gajdosz Aleksandra

Butruk Igor

Rok akademicki

2010/2011

Semestr I

Prowadzący ćwiczenie:

Dr inż. A. Parus

Grupa lab.

1AB

  1. Wstęp

Ćwiczenie to zostało opracowane, by student mógł poznać metody pomiaru charakterystyk prądowo-napięciowych poszczególnych diod oraz poznać zasady wyznaczania z nich parametrów. By wykonać to ćwiczenie, należało wiedzieć, czym są diody germanowe, krzemowe, Zenera, świecące (LED) oraz czym się charakteryzują.

Dioda jest to dwuzaciskowy element elektroniczny, który przewodzi prąd elektryczny. Odbywa się to w sposób niesymetryczny co oznacza, że prąd przepływa bardziej w jednym kierunku niż w przeciwnym. Pierwszymi diodami były wynalezione przez Ferdinanda Brauna w 1897 roku detektory kryształkowe opierające się na zjawisku prostowania na złączu metal-półprzewodnik. Obecnie najczęściej spotykanym rodzajem są diody półprzewodnikowe, na których przeprowadziliśmy to cwiczenie.

Zbudowane są one z dwóch warstw półprzewodnika, odmiennie domieszkowanych

- typu p i typu n, które tworzą razem złącze p-n.

Dioda germanowa to dioda półprzewodnikowa wykonana z kryształu germanu. Odznacza się niskim spadkiem napięcia w kierunku przewodzenia (0,2 V) i małą odpornością na wysoką temperaturę.

Dioda krzemowa pracuje przy małych prądach mając napięcie progowe nie przekraczające 0,7 V. Jeśli napięcie zaporowe przekroczy wartość katalogową wówczas

dioda niszczy się.

Dioda Zenera (stabilistor) jest rodzajem diody półprzewodnikowej, której głównym parametrem jest napięcie przebicia złącza p-n. Po przekroczeniu napięcia przebicia ma miejsce nagły, gwałtowny wzrost prądu. W kierunku przewodzenia (anoda spolaryzowana dodatnio względem katody) zachowuje się jak normalna dioda, natomiast przy polaryzacji zaporowej (katoda spolaryzowana dodatnio względem anody) może przewodzić prąd po przekroczeniu określonego napięcia na złączu, zwanego napięciem przebicia. Przy niewielkich napięciach (do ok. 5 woltów) podstawową rolę odgrywa zjawisko Zenera, w zakresie od 5 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 (dioda posiada w tym stanie niewielką oporność dynamiczną).

Natomiast dioda LED jest zaliczana do półprzewodnikowych przyrządów optoelektronicznych, emitujących promieniowanie w zakresie światła widzialnego i podczerwieni.

  1. Cel ćwiczenia

Celem naszego ćwiczenia było wyznaczenie charakterystyk prądowo napięciowych diod: germanowej, krzemowej, LED oraz Zenera.

W ćwiczeniu tym przeprowadziliśmy badania opierając się o dane elementy:

Potencjometr P1=100k

Dioda Krzemowa R1= 220   W

Dioda Germanowa R1=14 2W

Dioda LED R1=1 k 2W

Diody Zenera R1=10 k 0,5 W

Uz=+15V

Oraz wzorując się na schemacie:

0x08 graphic

  1. Przebieg ćwiczenia

Na cwiczeniu podłączyliśmy każdą diodę do układu według powyższego schematu. Następnie wyznaczaliśmy charakterystykę prądowo-napięciową w kierunku przewodzenia oraz zmieniając polaryzację Uz na -15V w kierunku zaporowym. Otrzymaliśmy następujące wyniki:

  1. dla diody krzemowej:

kierunek zaporowy:

U[V]

I[A]

R[ohm]

rd

Im[A]

30,47

0,0000029

10506897

1,570796232

0,00000029

24,48

0,000002

12240000

1,570796245

0,0000002

16

0,0000015

10666667

1,570796233

0,00000015

11

0,000001

11000000

1,570796236

0,0000001

7

0,0000006

11666667

1,570796241

0,00000006


kierunek zgodny:

U[V]

I[A]

R[ohm]

rd

Im[A]

0,519

0,00013

3992,308

1,570545845

0,000013

0,697

0,01023

68,13294

1,556120193

0,001023

0,728

0,02175

33,47126

1,540928838

0,002175

0,742

0,03085

24,05186

1,52924344

0,003085

0,755

0,0427

17,6815

1,514300221

0,00427

0,72

0,0509

14,14538

1,5002193

0,00509

0,769

0,0621

12,38325

1,490216956

0,00621

0,777

0,0754

10,30504

1,47405932

0,00754

0,783

0,0884

8,857466

1,458373264

0,00884

0,8

0,1352

5,91716

1,403378242

0,01352

Wykres:

0x01 graphic

  1. dla diody germanowej:

kierunek zaporowy:

U[V]

I[A]

R[ohm]

rd

Im[A]

30,08

0,000042

716190,5

1,570794931

0,0000042

25,46

0,000041

620975,6

1,570794716

0,0000041

20,17

0,0000398

506783,9

1,570794354

0,00000398

15,27

0,0000386

395595,9

1,570793799

0,00000386

9,7

0,000037

262162,2

1,570792512

0,0000037

4,2

0,0000353

118980,2

1,570787922

0,00000353

0,034

0,00002

1700

1,570208092

0,000002

0,03

0,00001

3000

1,570462993

0,000001

0,025

0,00001

2500

1,570396327

0,000001

kierunek zgodny:

U[V]

I[A]

R[ohm]

rd

Im[A]

0,021

0,00002

1050

1,569843946

0,000002

0,237

0,00511

46,37965

1,549238486

0,000511

0,273

0,01024

26,66016

1,533304745

0,001024

0,294

0,0151

19,4702

1,519480873

0,00151

0,31

0,02009

15,43056

1,506080374

0,002009

0,3227

0,0252

12,80556

1,492863381

0,00252

0,333

0,03

11,1

1,480948787

0,003

0x01 graphic

  1. dla diody LED:

kierunek zaporowy:

U[V]

I[A]

R[ohm]

rd

Im[A]

14

0,0164

853,6585366

1,569625

-0,00164

13,52

0,0072

1877,777778

1,570264

-0,00072

13,27

0,00122

10877,04918

1,570704

-0,000122

13

0,00094

13829,78723

1,570724

-0,000094

11,21

0,000001

11210000

1,570796

-0,0000001

8,35

0,0000007

11928571,43

1,570796

-0,00000007

5,14

0,000004

1285000

1,570796

-0,0000004

2,19

0,0000001

21900000

1,570796

-0,00000001

kierunek zgodny:

U[V]

I[A]

R[ohm]

rd

Im[A]

1,48

0,00016

9250

1,570688

0,000016

1,59

0,000417

3812,94964

1,570534

0,0000417

1,61

0,000826

1949,152542

1,570283

0,0000826

1,623

0,01227

132,2738386

1,563236

0,001227

1,632

0,016

102

1,560993

0,0016

1,639

0,02001

81,90904548

1,558588

0,002001

0x01 graphic

  1. dioda Zenera:

kierunek zgodny:

U[V]

I[A]

R[ohm]

rd

Im[A]

3,735

0,00351

1064,103

1,56985657

-0,000351

3,678

0,00304

1209,868

1,56996979

-0,000304

3,6

0,00251

1434,263

1,5700991

-0,000251

3,512

0,00202

1738,614

1,57022116

-0,000202

3,4

0,00154

2207,792

1,57034339

-0,000154

3,25

0,00104

3125

1,57047633

-0,000104

3,006

0,00055

5465,455

1,57061336

-0,000055

0,045

0

0

0

kierunek zaporowy:

U[V]

I[A]

R[ohm]

rd

Im[A]

0,0422

0

0

0

0,63

0,00054

1166,667

1,56993918

0,000054

0,65

0,00109

596,3303

1,56911941

0,000109

0,657

0,00151

435,0993

1,56849801

0,000151

0,665

0,00203

327,5862

1,5677437

0,000203

0,671

0,00258

260,0775

1,56695134

0,000258

0,676

0,003142

215,1496

1,56614843

0,0003142

0,679

0,0035

194

1,56564173

0,00035

0x01 graphic

  1. Zastosowane wzory:

R=U/I = ktgx

Im=0,1 I

5. 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.



Wyszukiwarka