MĚŘENÍ POLOVODIČOVÝCH DIOD 201-3R

Vyšší odborná škola a Střední průmyslová škola elektrotechnická Božetěchova 3, Olomouc Laboratoře elektrotechnických měření

Číslo úlohy

Název úlohy

MĚŘENÍ POLOVODIČOVÝCH DIOD

201-3R

Zadání

1. Multimetrem zkontrolujte prahové napětí UTO,MP, určete vývody anody a katody a zapojte do přípravku. 2. Změřte a na mm papír zakreslete voltampérové charakteristiky (dále jen VACH) daných diod v propustném směru až do příslušného maximálního proudu; z VACH stanovte prahové napětí UTO,ch při IF=1mA, které v charakteristice zaznačte. Z VACH odečtěte a graficky vyznačte katalogový údaj napětí v propustném směru UF. 3. Stanovte graficko-početní metodou velikost diferenciálního odporu diody rd při proudu IF=IFMAX. 4. Změřte a na mm papír nakreslete VACH v závěrném směru až do znatelného ohybu charakteristiky, maximálně však do závěrného napětí 70V. Z VACH odečtěte a graficky vyznačte katalogový údaj napětí v závěrném směru UR. 5. U všech měřených hodnot vypočítejte procetní chybu měření 6. Pomocí měřícího systému UNIMA změřte VACH daných diod v propustném i závěrném směru.

Poř. č.

Příjmení a jméno

2 Datum měření

BARTEK Tomáš Datum odevzdání

Třída

Skupina

S3

1

Počet listů příprava

22. 4.

29. 4.

Protokol o měření obsahuje:

Školní rok

2009/10

Klasifikace měření protokol

11

obhajoba

1

Teoretický úvod

Tabulky naměřených a vypočtených hodnot

Schéma

Vzor výpočtu

Tabulka použitých přístrojů

Grafy

Postup měření

Závěr

Teoretický úvod: Polovodičová dioda se skládá ze dvou polovodičů – jeden polovodič je typu N (katoda) a druhý polovodič je typu P (anoda). Na rozhraní polovodičů vznikne přechod PN, který v ideálním případě propouští proud pouze jedním směrem. Při přiložení určitého napětí (pro každou diodu platí jiné) se dioda otevírá a začíná vést proud. Tuto velikost napětí nazýváme prahové napětí UTO Obr. č. 1: Obecná VACH diody

Tabulka č. 1: Katalogové údaje použitých diod označení specifikace IFMAX [mA] UF [V] UR [V] diody KA 206 křemíková spínací 75 < 1 při IF=10mA > 50 při IR=1µA L53GT LED zelená 40 < 0,4 při IF=20mA > 6 při IR=5µA L53IT LED červená 40 < 0,4 při IF=20mA > 6 při IR=5µA BAT 42 Shottky spínací 60 < 0,4 při IF=10mA > 60 při IR=2µA

Výpočet diferenciálního odporu diody

rd =

∆U F ∆I F

Příjmení a jméno: BARTEK Tomáš

[Ω,V , A]

Třída: S3

(1)

Číslo protokolu: 201-3R

List: 2/11

Schéma: Schéma č. 1: Měření prahového napětí UTO,MP

Schéma č. 2: Měření VACH jednotlivých diod v propustném směru


Třída: S3


List: 3/11

Schéma č. 3: Měření VACH jednotlivých diod v závěrném směru

Schéma č. 4: Měření VACH jednotlivých diod pomocí systému UNIMA


Třída: S3


List: 4/11

Tabulka použitých přístrojů: Tabulka č. 2: Použité přístroje Označení Přístroj v zapojení V ss voltmetr A ss ampermetr OHM ohmmetr R1 dekáda UNIMA měřící systém

Typ MY-64 MY-64 MY-64 XL6 -

Evidenční číslo 0657 0658 0658 0025 -

Poznámka Chyba DCV: ±0,1% of rdg ± 3dgt, 4½ Chyba DCA: ±1,5% of rdg ±1dgt, 4½ Chyba 2k-2MΩ: ±0,8% of rdg ± 2dgt, 3½ δ% = ±0,1% δ% = ±1,5%

Postup měření: 1. Kontrola prahového napětí Obvod jsme zapojili podle schématu č. 1 Zkontrolovali jsme a zapsali hodnoty prahových napětí jednotlivých diod 2. Měření VACH jednotlivých diod v propustném směru Obvod jsme zapojili podle schématu č. 2 Změřili jsme jednotlivé VACH diod a vše zapsali do tabulky Při proudu IF=1mA jsme změřili a zapsali UTO,ch VACH jsme zakreslili na mm papír 3. Stanovení diferenciálního odporu Pomocí vzorce č. 1 jsme vypočetli diferenciální odpory diod Vše jsme zapsali do tabulky Výpočet jsme naznačili v VACH jednotlivých diod 4. Měření VACH jednotlivých diod v závěrném směru Obvod jsme zapojili podle schématu č. 3 Změřili jsme a zapsali VACH v závěrném směru jednotlivých diod Vše jsme zapsali do tabulky VACH jsme zakreslili na mm papír a naznačili údaj UR 5. Výpočet procentních chyb V manuálech jednotlivých přístrojů jsme vyhledali procentní chyby a vypočetli Vše jsme zapsali do tabulky 6. Měření VACH pomocí systému UNIMA Obvod jsme zapojili podle schématu č. 4 Změřili jsme jednotlivé VACH diod VACH jsme si uložili


Třída: S3


List: 5/11

Tabulky naměřených a vypočtených hodnot: Tabulka č. 3: Měření prahových napětí UTO,MP Typ diody KA 206 L53GT L53IT BAT 42

Prahové napětí δ%UT,MP [%] UTO,MP [mV] ±0,800324 618 ±0,800107 1864 ±0,800114 1762 ±0,800743 269

Tabulka č. 4: Měření prahových napětí UTO,MP Typ diody KA 206 L53GT L53IT BAT 42

Prahové napětí δ%UT,ch [%] UTO,ch [V] ±1,123 0,62 ±0,908 1,86 ±0,914 1,75 ±1,514 0,28

Tabulka č. 5: Měření VACH jednotlivých diod v propustném směru IF [mA] UKA206 [V] δ%UKA206 [%] IF [mA] UL53GT [V] δ%UL53GT [%] ±5,982 ±1,805 0,1 0,51 0,1 1,76 ±5,555 ±1,776 0,2 0,55 0,2 1,79 ±5,185 ±1,748 0,5 0,59 0,5 1,82 ±4,939 ±1,713 1 0,62 1 1,86 ±4,715 ±1,679 2 0,65 2 1,9 ±4,386 ±1,615 5 0,7 5 1,98 ±4,154 ±1,556 10 0,74 10 2,06 ±3,946 ±1,464 20 0,78 20 2,2 ±3,759 ±1,361 40 0,82 35 2,38 ±3,588 70 0,86 IF [mA] UL53IT [V] δ%UL53IT [%] IF [mA] UBAT42 [V] δ%UBAT42 [%] ±1,907 ±13,736 0,1 1,66 0,1 0,22 ±1,875 ±13,143 0,2 1,69 0,2 0,23 ±1,834 ±11,638 0,5 1,73 0,5 0,26 ±1,814 ±10,814 1 1,75 1 0,28 ±1,776 ±10,100 2 1,79 2 0,3 ±1,722 ±8,924 5 1,85 5 0,34 ±1,671 ±8,208 10 1,91 10 0,37 ±1,623 ±7,243 20 1,97 20 0,42 ±1,585 ±5,982 35 2,02 40 0,51 ±5,363 55 0,57


Třída: S3


List: 6/11

Tabulka č. 6: Měření VACH jednotlivých diod v závěrném směru IR,KA206 I δ%IR,KA206 [%] UR,L53GT [V] R,L53GT δ%IR,L53GT [%] [µA] [µA] ±11,5 10 0 1 1 ±11,5 20 0 2 1 ±11,5 30 0 3 1 ±11,5 ±4,83 40 1 4 3 ±6,5 ±4 45 2 5 4 I I UR,L53IT [V] R,L53IT δ%IR,L53IT [%] UR,BAT42 [V] R,BAT42 δ%IR,BAT42 [%] [µA] [µA] ±11,5 1 1 10 0 ±11,5 2 1 20 0 ±11,5 3 1 30 0 ±6,5 ±11,5 4 2 40 1 ±4,83 ±11,5 5 3 55 1

UR,KA206 [V]

Tabulka č. 7: Diferenciální odpory jednotlivých diod Typ diody rd [Ω] KA 206 3,714 L53GT 15,714 L53IT 11,428 BAT 42 11,454

Vzor výpočtu: Velikost diferenciálního odporu vypočteme podle vztahu č. 1

rd =

∆U F 0,26 = = 3,714Ω ∆I F 0,07

Chyby měřících přístrojů vyhledáme a vypočteme 0,002 100 = ± 0,800743% 618 0,03 δ %UT ,ch = ±0,1% ± 3dgt = ±0,1% ± 100 = ± 1,123% 0,62 0,03 δ %UKA 206 = ±0,1% ± 3dgt = ±0,1% ± 100 = ± 5,982% 0,51 0,0001 δ % IR , KA206 = ±1,5% ± 1dgt = ±1,5% ± 100 = ± 11,5% 1

δ %UT , MP = ±0,8% ± 2dgt = ±0,8% ±


Třída: S3


List: 7/11


Třída: S3


List: 8/11


Třída: S3


List: 9/11

Graf č. 9: VACH diody KA206 v propustném směru změřená pomocí programu UNIMA

Graf č. 10: VACH diody L53GT v propustném směru změřená pomocí programu UNIMA

Graf č. 11: VACH diody L53IT v propustném směru změřená pomocí programu UNIMA

Graf č. 12: VACH diody BAT42 v propustném směru změřená pomocí programu UNIMA


Třída: S3


List: 10/11

Graf č. 13: VACH diody L53IT v závěrném směru změřená pomocí programu UNIMA

Závěr: a) Chyby měřících přístrojů V… Procentní chyba měření byla maximálně ±13,736% A… Procentní chyba měření byla maximálně ±11,5% OHM… Procentní chyba měření byla maximálně ±0,800743% UNIMA… Procentní chyba měření byla maximálně ±1,5%

b) Zhodnocení Prahové napětí diod bylo UTO,MP1=618mV, UTO,MP2=1864mV, UTO,MP3=1762mV a UTO,MP4=269mV. Prahové napětí UTO,MP nedosahovalo velké odchylky od UTO,ch. VACH v propustném směru jsou zakresleny v grafech č. 1 až č. 4, jejich tvar nijak neodbočoval od normálu a prahové napětí se téměř shodovali se změřenými v předchozím bodě. Jednotlivé velikosti diferenciálních odporů najdeme v tabulce č. 7 na 7. straně. Nejmenší diferenciální odpor rd měla dioda KA 206. V ideálním případě požadujeme rd=0Ω, čemuž se dioda KA 206 nejvíce blížila. Jednotlivé VACH v závěrném směru najdeme v grafech č. 5 až č. 8. V grafech je zaznačen katalogový údaj napětí v závěrném směru UR. V našem měření jsme UR zmenšili, oproti katalogovému údaji, vždy o 5V. Na těchto velikostech UR jsme nedosáhli většího ohybu VACH. Veškeré chyby měření jsou uvedeny v tabulkách č. 3 až č. 6. Největší chyby jsme se dopustili při měření závěrného proudu IR v závěrných VACH, která dosáhla až ±11,5% VACH změřené pomocí měřícího systému UNIMA jsou uvedeny v grafech č. 9 až č. 13. VACH změřené pomocí UNIMY jsou téměř identické s VACH změřenými pomocí obyčejného postupu. Při měření VACH pomocí UNIMY jsme se dopustili maximálně ±0,1% chyby. Co mi vytkli: Mastné fleky na mm papíru (omylem jsem jej položil na buchtu)


Třída: S3


List: 11/11

MĚŘENÍ POLOVODIČOVÝCH DIOD 201-3R

Recommend Documents