St ední pr myslová škola elektrotechnická a Vyšší odborná škola, Pardubice, Karla IV. 13
LABORATORNÍ CVI ENÍ St ední pr myslová škola elektrotechnická
P íjmení:
Hlad na
Jméno:
Jan
Datum m ení:
Školní rok:
2005 / 06
Datum odevzdání 7. ÚNORA 2006
T ída / Skupina:
íslo úlohy:
3.B / 2
9 23. LEDNA 2006
Klasifikace:
NÁZEV ÚLOHY
M
ENÍ CHARAKTERISTIK POLOVODI OVÝCH DIOD
Po et stran
12
Po et grafických p íloh
7
ZADÁNÍ 1) Zm te voltampérové charakteristiky nízkovýkonových diod. V propustném sm ru m te do proudu 10 mA, v záv rném sm ru do povoleného nap tí. Nam ené hodnoty zpracujte graficky. 2) Zm te charakteristiku zenerovy diody BZX/6V2 v záv rném sm ru a nam ené hodnoty graficky zpracujte. 3) Zm te charakteristiky diod pomocí programu LabView. 4) Vypo t te statický a dynamický odpor diody ve zvoleném pracovním bod .
ÚVOD
Polovodi ová dioda je dvojpólová sou ástka využívající ke své innosti vlastností p echodu PN nebo Schottkyho p echodu polovodi -kov. P echod vykazuje usm r ující vlastnosti (jednosm rnou vodivost). Tuto skute nost bere v úvahu i schematická zna ka diody, která p ipomíná lolózní šipku ukazující sm r proudu procházejícího p echodem polarizovaným vn jším nap tím v p ímém sm ru. Elektrodu ozna enou trojúhelníkem nazýváme anoda (A), druhé elektrod íkáme katoda (K). Má-li být dioda polarizována v p ímém sm ru, musí dojít p sobením nap tí p iloženého mezi anodu a katodu ke zrušení potenciálové p ehrady. To znamená, že kladné nap tí musí být p iloženo k ásti vodivostí typu P a záporné nap tí k ásti vodivostí typu N. Proto je ást P anodou a ást N katodou diody. Základní informací o vlastnostech diody dává její voltampérová (anodová) charakteristika. Je to závislost stejnosm rného proudu IA a procházejícího diodou na stejnosm rném nap tí UAK, které p sobí mezi její anodou a katodou.
SCHÉMA R (50 – 100 Ω) mA + Z -
D V
POPIS M
ENÍ
Propustný sm r – pomocí regulovatelného zdroje postupn nastavujeme jednotlivé proudy a ode ítáme odpovídající nap tí na diod . Nejprve zm íme nap tí, kdy se dioda za íná otevírat, poté zvyšujeme proud po malých skocích (ideáln 50 µA), abychom detailn prom ili koleno charakteristiky. Prakticky však toto ale bohužel jen s pomocí použitých školních zdroj ZLATNIK není možné. Dále je možné zvyšovat proud rychleji, alespo v deseti bodech. Záv rný sm r (zenerova dioda) – regulovatelným zdrojem nastavujeme postupn nap tí na diod až do maximálního povoleného nap tí a ode ítáme p itom nam ené proudy, alespo v deseti bodech. M ení pomocí LabView – schéma je obdobné, rozdíl je jen v použitých za ízeních, v našem p ípad tedy zdroje a ampérmetru – byly použity vcelku p esné p ístroje Hewlett Packard.
NAM
ENÉ A VYPO TENÉ HODNOTY KA501
I [mA] 0,0026 0,0011 0,18 0,77 1,6 2,3 2,14 2,77 3,36 4,27 5,95 9,6
BZX/6V2 U [V] 0,03965 0,375 0,479 0,622 0,666 0,68 0,6801 0,694 0,71 0,734 0,75 0,76
I [mA] -9,31 -8,37 -8,02 -7,75 -7,39 -6,43 -5,83 -5,13 -0,59 -0,39 -0,0379 -0,0084 -0,0027 -0,002 -0,0006 0,0072 0,04 0,0637 0,666 0,737 1,03 1,733 2,05 4,2 4,9 5,44 6,7 6,89 8,14 8,6
LQ1132 (LED) U [V] -5,23 -5,204 -5,19 -5,18 -5,168 -5,136 -5,115 -5,089 -4,07 -3,84 -2,23 -1,36 -0,78 -0,666 -0,26 0,36 0,47 0,505 0,666 0,669 0,685 0,71 0,718 0,74 0,752 0,756 0,763 0,7649 0,771 0,772
I [mA] 0,003 0,0107 0,0416 0,0424 0,158 0,229 0,55 0,64 1,72 1,944 2,11 6,1 6,47
U [V]
1,4 1,6 1,62 1,666 1,687 1,7 1,74 1,751 1,804 1,81 1,81 1,89 1,9
KA501 Zvolený prac. bod: P = [0,75 V; 5,95 mA] Rs =
0,75 = 126,05 Ω 5,95 ⋅ 10 −3
∆U = 0,76 − 0,734 = 0,026 V ∆I = 5,95 − 4,27 = 5,33 mA Rd =
∆U 0,026 = = 4,878 Ω ∆I 5,33 ⋅ 10 −3
Propustný sm r: Zvolený prac. bod: P1 = [0,756 V; 5,44 mA] Rs =
0,756 = 138,97 Ω 5,44 ⋅ 10 −3
∆U = 0,763 − 0,752 = 0,011 V ∆I = 6,7 − 4,9 = 1,8 mA Rd =
∆U 0,011 = = 6,11 Ω ∆I 1,8 ⋅ 10 −3
LQ1132 (LED) Zvolený prac. bod: P = [1,81 V; 2,11 mA] Rs =
1,81 = 857,82 Ω 2,11 ⋅ 10 −3
∆U = 1,89 − 1,804 = 0,086 V ∆I = 6,1 − 1,72 = 4,38 mA Rd =
∆U 0,086 = = 19,635 Ω ∆I 4,38 ⋅ 10 −3
BZX/6V2 Záv rný sm r: Zvolený prac. bod: P2 = [-5,19 V; -8,02 mA] Rs =
− 5,19 = 647,13 Ω − 8,02 ⋅ 10 −3
∆U = −7,75 − (−8,37) = 0,024 V ∆I = −5,18 − (−5,204) = 0,62 mA Rd =
∆U 0,024 = = 38,71 Ω ∆I 0,62 ⋅ 10 −3
CHARAKTERISTIKA DIODY KA501 12 10
I [mA]
8 6 4 2 0 0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
U [V] 23.1.2006
Jan Hlad na, 3.B
CHARAKTERISTIKA DIODY BZX/6V2 10 8 6 4
I [mA]
2 0 -6
-5
-4
-3
-2
-1
-2
0
1
2
-4 -6 -8 -10 -12 U [V] 23.1.2006
Jan Hlad na, 3.B
CHARAKTERISTIKA DIODY BZX/6V2 V PROPUSTNÉM SM RU 10 9 8
I [mA]
7 6 5 4 3 2 1 0 0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
U [V] 23.1.2006
Jan Hlad na, 3.B
CHARAKTERISTIKA DIODY BZX/6V2 V ZÁV RNÉM SM RU 0 -6
-5
-4
-3
-2
-1
-1
0
-2 -3 I [mA]
-4 -5 -6 -7 -8 -9 -10 U [V] 23.1.2006
Jan Hlad na, 3.B
CHARAKTERISTIKA DIODY LQ1132 (LED) 7 6
I [mA]
5 4 3 2 1 0 0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
2
U [V] 23.1.2006
Jan Hlad na, 3.B
ZÁV R
Tímto m ením jsme si potvrdili své teoretické poznatky o polovodi ových diodách. Jako velký p ínos lze hodnotit i použití systému LabView a praktické použití m icích za ízení na sb rnici HPIB. P estože použitá školní grafická prost edí pro m ení diod v systému LabView nejsou esteticky p íliš zda ilá, celý systém se za ízeními HP m il pro naše ú ely velice rychle a p edevším p esn , na rozdíl od manuálního m ení pomocí regulovatelných zdroj ZLATNÍK, kde vznikaly nep ekonatelné problémy p i m ení kolena charakteristiky, tj. okolo prahového nap tí, p i kterém se p echod P-N otevírá. Celé m ení probíhalo podle výše uvedeného postupu a schématu a žádný z výpo t nebyl zatížen hrubou chybou.
POUŽITÉ P ÍSTROJE A POM CKY Ozna ení ve schématu
P ístroj Pom cka
Výrobce Typ p ístroje
Systém Druh
Inventární íslo Výrobní íslo
Poznámka Rozsah
Z
zdroj
ZLATNÍK DUV-OV
regulovatelný stejnosm rný
A-MK-00369
35 V
mA
ampérmetr
METEX
digitální
MK-265
-
V
voltmetr
METEX
digitální
MK-00446
-
D
sada diod
SPŠE
p ípravek
-
-
