Klasa	Imię i nazwisko	Nr w dzienniku	Zespół Szkół Łączności
3Ti		21	w Krakowie
			Pracownia elektroniczna
Nr ćw.	Temat æwiczenia	Data	Ocena	Podpis
2	Badanie diod Zenera	22.II

1. Opisać budowę, własności i zasadę działania diody Zenera:

• Charakterystyka prądowo-napięciowa I = f(U) diody,

• Rezystancja statyczna diody

• Rezystancja dynamiczna diody

• Zjawisko lawinowe i Zenera

• Temperaturowa współczynnik napięcia Zenera

• Współczynnik stabilizacji

2. Parametry diod Zenera

• Umiejętność posługiwania się katalogiem i identyfikacji elementów,

• Dane katalogowe badanych diod,

• Porównywanie parametrów,

• Klasyfikacja parametrów elementów półprzewodnikowech.

3. Badanie diod Zenera

• Narysować schemat układu pomiarowego,

• Zestawić układ pomiarowy,

• Stosując metode „punkt po punkcie” zdjąć ch-kę prądowo-napięciową diosy w kierunku przewodzenia i zaporowym,

• Wyniki pomiarów zestawic w tabelach,

• Na podsatwie wyników pomiarów wykreśli ch-ki I = f(U)

• Korzystajac z charakterystyk oblicz rezystancję statyczną i dynamiczną w charakterystycznych zakresach pracy diody (zaznaczyć na wykresie U, I a obliczenia zamieścić w sprawozdaniu oraz określić napięcie Zenera).

• Obliczyć współczynnik stabilizacji S dla każdej diody.

• Określić zakres prądów i napięćodpowiadający liniowej części ch-ki diody w kierunku zaporowym

4. Podać własne wnioski.

5. Podać wykaz użytych przyrządów.

Ad 1.

• Dioda Zenera

Diody stabilizacyjne (stabilitrony), zwane diodami Zenera, stosuje się w układach stabilizacji napięć, w ogranicznikach amplitudy, w układach źródeł napięć odniesienia itp. Wykorzystuje się właściwości charakterystyki prądowo-napięciowej w zakresie przebicia. Wskutek przebicia Zenera lub przebicia lawinowego następuje szybki wzrost prądu, przy prawie nie zmienionym napięciu. Łącząc taką diodę z rezystorem otrzymuje się najprostszy parametryczny stabilizator napięcia. Dużym zmia­nom napięcia wejściowego odpowiadają małe zmiany napięcia wyjściowego.

Napięcie stabilizacji Uz (nazywane również napięciem Zenera) produkowa­nych obecnie diod wynosi w przybliżeniu od trzech do kilkuset woltów. Dla danej diody może się ono zmieniać w zakresie U_zmin  U_zmax. Ten zakres napięcia stabilizacji jest ograniczony zagięciem charakterystyki prądowo-napięciowej oraz dopuszczalnymi stratami mocy Ptotmax. Ze wzglę­du na dopuszczalne straty mocy diody stabilizacyjne dzieli się na: małej (P_totmax <= 1 W), średniej (1 W <= P_totmax <= 10 W) i dużej (P_totmax => 10 W) mocy.

Ważnymi parametrami diod stabilizacyjnych są: współczynnik stabiliza­cji S, rezystancja dynamiczna r_z i współczynnik temperaturowy napięcia sta­bilizacji _uz.

Współczynnik stabilizacji wyraża stosunek względnych zmian prądu płyną­cego przez diodę do wywoływanych przez nie względnych zmian spadku napięcia na diodzie

Dla typowych diod stabilizacyjnych krzemowych wynosi on ok. 100.

• Rezystancję dynamiczną można wyznaczyć z nachylenia charakterystyki statycznej I = f(U). Rezystan­cja dynamiczna zależy od wartości napięcia stabilizacji (tj. od diody) i od prądu stabilizacji (tj. od punktu pracy). Wynosi ona od kilku do kilku­dziesięciu omów. Minimalną rezystancję dynamiczną mają diody o napięciu stabilizacji Uz = 6÷8V.

• Współczynnik temperaturowy napięcia zależy od napięcia stabilizacji. Ma on wartość ujemną dla diod z przebiciem Zenera (Uz < 5 V), a dodatnią dla diod z przebiciem lawinowym (Uz > 7 V). Diody stabilizujące napięcia o wartości 5÷7V mają współczyn­nik _Uz bliski zeru, co wynika z wzajemnej kompensacji współczynnika temperaturowego zjawiska przebicia lawinowego i zjawiska Zenera. Kompensację temperaturową uzyskuje się również i w inny sposób, a mia­nowicie łącząc szeregowo diodę stabilizacyjną z lawinowym napięciem przebi­cia (dodatni współczynnik temperaturowy napięcia) z diodą pracującą w kierunku przewodzenia (ujemny współczynnik temperaturowy napięcia). Przy odpowiednim doborze można uzyskać wypadkówy wspóiczynnik _Uz < 10^-5K^-t. Takie zestawy diod, umieszczonych we wspólnej obudowie, są wytwarzane fabrycznie.

Parametry:

• D1: BZP C3V3

Uzmin=3.1 V Rzmax=100

Uznom=3.3 V Uz=+3.0

Uzmax=3.5 V Ptot=0.4 W

Iodć=0,114 A

• D2: BZAP 20 C6V8

Uzmin=6.4 V Rzmax=2

Uznom=6.8 V Uz=+3.5

Uzmax=7.2 V Ptot=1 W

Iodć=0,166 A

• D3: BZP 620 C24

Uzmin=22.8 V Rzmax=15

Uznom=24 V Uz=+6.8

Uzmax=25.6 V Ptot=1 W

Iodć=9,7 mA

• D4: BZP 620 C10

Uzmin=9.4 V Rzmax=4

Uznom=10 V Uz=+6.0

Uzmax=10.6 V Ptot=1 W

Iodć=0,023 A

D1: Rs=228-1750  rd=4.5  Uz=3,3 

D2: Rs=57.3-694  rd=2.5  Uz=6.65 

D3: Rs=863-5161  rd=35.6  Uz=24 

D4: Rs=130-2526  rd=2.8  Uz=9.6 

Ad 3. Schemat pomiarowy.

Ad 5. Wnioski:

Dioda zenera stosowana jest często jako stabilizator napięcia .

Diodę zenera należy stosować wraz z rezystorem ograniczającym jej prąd, gdyż przy napięciu zenera charakterystyka jest bardzo stroma i łatwo można przekroczyć maksymalną moc wydzielaną przez diodę co spowoduje jej uszkodzenie.

Podane napięcia zenera nie są dokładnie takie jak wynika z opisu elementów, ale mieszczą się w granicach określonych w parametrach. Błędy pomiarowe mogą być wynikiem niedokładności urządzeń pomiarowych oraz niedokładności źródła napięcia.

Ad 6. Wykaz przyrządów:

• układ do badania diod zenera

• opornik suwakowy III 1 83 PE

• mierniki :

• YF3700

• YF3503

Ad 4. Wyniki pomiarów.

Kierunek przewodzenia
Typ:	BZB620-C24
Lp	U	I
-	[V]	[mA]
	0	0
	0,554	0,05
	0,576	0,1
	0,595	0,2
	0,606	0,3
	0,620	0,5
	0,633	0,8
	0,639	1
	0,644	1,2
	0,651	1,5
	0,656	1,8
	0,659	2
	0,679	4
	0,691	6
	0,700	8
	0,708	10
	0,724	15
	0,735	20
	0,745	25
	0,754	30

Kierunek przewodzenia
Typ
Lp.	U	I	U	I	U	I	U	I
-	[V]	[mA]	[V]	[mA]	[V]	[mA]	[V]	[mA]
	0	0	0	0	0	0	0	0
	1,5	0,08	4	0,058	15	0,005	5	0,005
	2,027	0,1	4,36	0,1	20,27	0,1	9,506	0,1
	2,191	0,2	4,83	0,2	21,91	0,2	9,508	0,2
	2,337	0,3	5,07	0,3	23,37	0,3	9,512	0,3
	2,490	0,5	5,35	0,5	24,90	0,5	9,519	0,5
	2,624	0,8	5,62	0,8	26,24	0,8	9,535	0,8
	2,713	1	5,74	1	27,13	1	9,540	1
	2,760	1,2	5,82	1,2	27,60	1,2	9,544	1,2
	2,848	1,5	5,93	1,5	28,48	1,5	9,550	1,5
	2,911	1,8	6,03	1,8	29,11	1,8	9,546	1,8
	2,940	2	6,07	2	29,40	2	9,555	2
	3,210	4	6,35	4	32,10	4	9,576	4
	3,369	6	6,47	6	33,69	5	9,589	6
	3,483	8	6,54	8	34,83	6	9,603	8
	3,571	10	6,59	10	35,71	10	9,617	10
	3,778	17	6,67	17	37,78	13	9,642	17
	3,891	24	6,71	24	38,91	16	9,662	24
	3,970	30	6,73	30	39,70	20	9,678	30
	4,013	35	6,74	35	40,13	25	9,691	35

Uz

V

A

Dz

R

---