4

152 Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki

152 Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki

(19.3)

Po zlógarytmowaniu wyrażenia (19.3) otrzymujemy liniową zależność ln/ od napięcia U:

(19.4)

Opierając się na zależności (19.4), można doświadczalne wyznaczyć prąd nasycenia l_s oraz współczynnika fi.

Aby wyznaczyć rezystancję diody, która zmienia się w sposób ciągły z napięciem, należy wprowadzić pojęcie rezystancji różniczkowej zdefiniowanej następująco:

(19.5)

Oznacza to, że dla wybranego punktu charakterystyki (17 = U_x) znajdujemy rezystancję z nachylenia stycznej do eksperymentalnej charakterystyki / = /((/) poprowadzonej w tym punkcie.

19.2. Opis układu pomiarowego

Ćwiczenie wykonywane jest ze wskazaną przez wykładowcę diodą w dwóch różnych układach pomiarowych służących do mierzenia charakterystyki / - U w kierunku przewodzenia i zaporowym. W obydwu układach wykorzystuje się te same elementy obwodu.

Pomiar charakterystyki / - 17 diody w kierunku przewodzenia przeprowadza się w układzie pomiarowym przedstawionym na rys. 19.4a. W skład układu wchodzą: zasilacz, badana dioda, woltomierz cyfrowy, amperomierz oraz rezystor zabezpieczający R_r Amperomierz w tym układzie pomiarowym teoretycznie wskazuje sumę prądów płynących w diodzie i przez woltomierz. Trzeba jednak zauważyć, że rezystancja wewnętrzna woltomierza cyfrowego jest znacznie większa w porównaniu z małą rezystancją diody spolaryzowanej w kierunku przewodzenia, a więc prąd płynący przez woltomierz jest znacznie mniejszy niż prąd płynący przez diodę. W ten sposób amperomierz praktycznie mierzy prąd płynący przez diodę.

Pomiar charakterystyki diody w kierunku zaporowym przeprowadza się w układzie pomiarowym przedstawionym na rys. 19.4b. W tym układzie pomiarowym woltomierz teoretycznie wskazuje sumę napięć na diodzie i na amperomierzu. Ponieważ rezystancja wewnętrzna amperomierza jest bardzo mała w porównaniu

z rezystancją diody spolaryzowanej zaporowo, spadek napięcia na amperomierzu można pominąć w porównaniu ze spadkiem napięcia na diodzie i praktycznie woltomierz wskazuje napięcie na diodzie.

Rys. 19.4. Schematy układów do wyznaczania charakterystyki / - (/diody: a) w kierunku przewodzenia, b) w kierunku zaporowym

19.3. Przeprowadzenie pomiarów

A.    Pomiar charakterystyki diody w kierunku przewodzenia

1.    Zmontować obwód według schematu na rysunku 19.4a. Do pomiaru natężenia i napięcia prądu podłączyć odpowiedni miernik.

2.    Ustawić amperomierz i woltomierz na największy zakres.

3.    Na zasilaczu ustawić najmniejsze możliwe napięcie, tj. 0,1 V, następnie włączyć zasilacz.

4.    Ustawić na woltomierzu zakres 1 V.

5.    Wykonać pomiary natężenia prądu dla napięć od 600 mV do 900 mV co 20 mV. Przed każdym kolejnym zwiększeniem napięcia zwiększyć zakres amperomierza o jedną pozycję od uprzednio stosowanej. Podczas wykonywania pomiarów napięcie na diodzie stopniowo zwiększać, regulując napięcie wyjściowe zasilacza, następnie dobrać odpowiedni zakres na amperomierzu.

B.    Pomiar charakterystyki diody w kierunku zaporowym

i- Zmontować obwód według schematu na rysunku 19.4b.

2. Na zasilaczu ustawić możliwie najmniejsze napięcie, tj. 0,1 V, następnie wlączyc zasilacz.