Vypracoval: Petr Vavroš (vav0040) Datum Měření: 22. 10. 2009
Laboratorní úloha č. 4
MĚŘENÍ VA CHARAKTERISTIK POLOVODIČOVÝCH DIOD I. KŘEMÍKOVÁ USMĚRŇOVACÍ dioda – propustný směr SCHÉMA ZAPOJENÍ:
Obr. 1 ZDR – regulovatelný zdroj ss napětí A1 – multimetr M3900 V1 – multimetr M3900 Roch – omezovací rezistor (odporová dekáda R DECADE 2) D – dioda KY 130/150
ÚKOLY: Změřte VA charakteristiku křemíkové usměrňovací diody KY 103/150 v propustném směru IF = f (UF). Nastavením velikosti výstupního napětí USS regulovatelného zdroje ZDR nastavujeme proud diodou D v propustném směru IF = 0; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1; 2; 4; 6; 8; 10mA (údaj mA – metru A1) a odečítáme hodnotu napětí na diodě v propustném směru UF (údaj V-metru V1).
ŘEŠENÍ: Tabulka naměřených hodnot a graf - propustný směr:
VA charakteristika křemíkové usměrňovací diody KY 103/150 propustný směr
IF[mA] UF[V] 0 0 0,2 0,52 0,4 0,54 0,6 0,56 0,8 0,57 1 0,58 2 0,61 4 0,64 6 0,66 8 0,67 10 0,68
12 10 IF [m A ]
8 6 4 2 0 0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
UF[V]
Proud diodou v propustném směru začíná téct až při napětí kolem 0,52V. Napětí se dále zvyšuje v závislosti na proudu. II. Křemíková usměrňovací dioda – závěrný směr SCHÉMA ZAPOJENÍ:
1
IR
+ Uss
Roch 2k
µA
A1
= ZDR
V1
-
UR
V
UR
D
2 Obr. 2 ZDR – regulovatelný zdroj ss napětí A1 – multimetr M3900 V1 – multimetr M3900 Roch – omezovací rezistor (odporová dekáda R DECADE 2) D – dioda KY 130/150
ÚKOLY: Změřte VA charakteristiku křemíkové usměrňovací diody KY 103/150 v závěrném směru IR = f (UR). Na regulovatelném zdroji ZDR nastavujeme velikost napětí na diodě D v závěrném směru
UR = 0; 2; 4; 6; 8; 10, 12; 14; 16; 18; 20 V (údaj V-metru V1) a odečítáme proud diodou v závěrném směru IR (údaj µA-metru A1). ŘEŠENÍ: Tabulka naměřených hodnot a graf - závěrný směr: VA charakteristika křemíkové usměrňovací diody KY 103/150 závěrný směr 2 IR [µ A ]
IR[µA] UR[V] 0 0 0,2 2 0,4 4 0,6 6 0,8 8 1 10 1,2 12 1,4 14 1,6 16 1,8 18 2 20
1,5 1 0,5 0 0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
UR[V]
Při zapojení diody v závěrném směru neteče diodou téměř žádný proud(jen velmi malý µA). III. Světelná dioda LQ – červená – propustný směr SCHÉMA ZAPOJENÍ:
1
Roch 2k
A1 mA
+ IF
= ZDR
Uss
V1
V
UF
LED
2 Obr. 3
ZDR – regulovatelný zdroj ss napětí A1 – multimetr M3900 V1 – multimetr M3900 Roch – omezovací rezistor (odporová dekáda R DECADE 2) LED – světelná dioda LQ
ÚKOLY: Změřte VA charakteristiku světelné diody LQ - červená v propustném směru IF = f (UF). Nastavováním velikosti výstupního napětí Uss regulovatelného zdroje ZDR nastavujeme proud diodou LED v propustném směru IF = 0; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1; 2; 4; 6; 8; 10 mA (údaj
mA-metru A1) a odečítáme hodnotu napětí na diodě v propustném směru UF (údaj V-metru V1). ŘEŠENÍ: Tabulka naměřených hodnot a graf - hodnot propustný směr:
VA charakteristika světelné diody LQ - červená propustný směr 12 10 IF [m A ]
IF[mA] UF[V] 0 0 0,2 1,56 0,4 1,59 0,6 1,6 0,8 1,62 1 1,63 2 1,66 4 1,71 6 1,74 8 1,77 10 1,8
8 6 4 2 0 0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
2
UF[V]
Proud LED diodou v propustném směru začíná procházet při napětí kolem 1,5V. Při tomto napětí se také dioda začíná rozsvěcovat. Naměřené napětí dále stoupá v závislosti na proudu. Charakteristika je podobná stabilizační diodě. IV. Světelná dioda LQ – červená – závěrný směr SCHÉMA ZAPOJENÍ:
1
IR
+ Uss
Roch 2k
= ZDR
µA
A1 V1
-
UR
V
UR
LED
2 Obr. 4 ZDR – regulovatelný zdroj ss napětí A1 – multimetr M3900 V1 – multimetr M3900 Roch – omezovací rezistor (odporová dekáda R DECADE 2) LED – světelná dioda LQ
ÚKOLY: Změřte VA charakteristiku světelné diody LQ - červená závěrném směru IR=f(UR). Na regulovatelném zdroji ZDR nastavujeme velikost napětí na diodě LED v závěrném směru UR = 0; 2; 4; 6; 8; 10, 12; 14; 16; 18; 20 V (údaj V-metru V1) a odečítáme proud diodou v závěrném směru IR (údaj µA-metru A1). ŘEŠENÍ: Tabulka naměřených hodnot a graf - závěrný směr: VA charakteristika světelné diody LQ - červená závěrný směr
IR[µA] UR[V] 0 0 0,2 2 0,4 4 0,6 6 0,8 8 1 10 1,2 12 1,4 14 1,6 16 1,8 18 2 20
2,5
IR [µ A ]
2 1,5 1 0,5 0 0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
UR[V]
Z naměřených hodnot je vidět, že v závěrném směru se LED dioda chová stejně jako dioda usměrňovací- tedy neprochází jí téměř žádný proud. V. Zenerova dioda BZX838V2 – propustný a závěrný směr SCHÉMA ZAPOJENÍ:
1
1'
Roch 2k
A1
mA + Izd
= ZDR
Uss
ZD V1
V
2
2'
Obr. 5 ZDR – regulovatelný zdroj ss napětí A1 – multimetr M3900 V1 – multimetr M3900 Roch – omezovací rezistor (odporová dekáda R DECADE 2) ZD – Zenerova dioda BZX838V2
Uzd
ÚKOLY: Změřte VA charakteristiku Zeyerovy diody BZX838V2 v propustném a závěrném směru IZD = f(UZD). Pomocí regulovatelného zdroje napětí ZDR nastavujeme proud Zenerovou diodou v propustném i závěrném směru IZD = ± 0; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1; 2; 4; 6; 8; 10 mA (údaj mAmetru A1) a odečítáme napětí UZD na diodě ZD (údaj V-metru V1). Závěrný nebo propustný proud volíme polaritou napětí Uss zdroje ZDR (1 – 1‘, 2 – 2‘ závěrný směr; 1 – 2‘, 2 – 1‘ propustný směr). ŘEŠENÍ: Tabulka naměřených hodnot - propustný a závěrný směr: IF[mA]
UF[V]
IR[mA]
UR[V]
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 2 4 6 8 10
0 0,68 0,7 0,71 0,72 0,73 0,75 0,78 0,79 0,8 0,81
0 -0,2 -0,4 -0,6 -0,8 -1 -2 -4 -6 -8 -10
0 -6,6 -6,62 -6,63 -6,64 -6,64 -6,65 -6,66 -6,67 -6,69 -6,7
VA charakteristika Zeyerovy diody BZX838V2 propustný směr 12
IF[mA]
10 8 6 4 2 0 0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
UF[V]
Propustný směr se u zenerových diod moc nevyužívá. Charakteristika je podobná stabilizační diodě. Dioda se začíná otevírat kolem napětí 0,7V.
VA charakteristika Zeyerovy diody BZX838V2 závěrný směr 0 -7
-6
-5
-4
-3
-2
-1
-2 0 -4
IR[mA]
-8
-6 -8 -10 -12 UR[V]
Pracovní oblast této diody leží v oblasti elektrického nedestruktivního průrazu, kdy se při velkých změnách proudu jen velmi málo mění hodnota napětí. Dioda se začíná otevírat kolem napětí -6,6V. Napětí v závěrném směru se stabilizovalo na hodnotu zhruba -6,7V. ZÁVĚR: Při měření těchto tří typů diod jsme ověřili teoretické předpoklady.
