Vysoká škola báňská – Technická universita Ostrava Fakulta elektrotechniky a informatiky
Základy elektroniky – ZEL Laboratorní úloha č. 4
Měření VA charakteristik polovodičových diod
Datum měření: Datum odevzdání: Skupina ve cvičení: Učitel:
Tento protokol vypracoval Jméno: Jiří Znoj Login: ZNO0011 Email:
[email protected]
18. 10. 2011 25. 10. 2011 16:00 – 17:30 Ing. Lukáš Paulinský
Na měření spolupracoval Jméno: Dluhoš Jan Login: DLU0023
Jiří Znoj – ZNO0011
Základy elektroniky – ZEL
Laboratorní úloha č. 4
21. 10. 2011
A. Zadání úlohy I. Změřte VA charakteristiku křemíkové usměrňovací diody KY 103/150 v propustném IF=f(UF) a závěrném směru IR=f(UR). Pokyny pro měření: 1. Schéma zapojení pro měření VA charakteristiky diody v propustném směru je na obr. 1. A1 Roch 2k 1 mA
+ IF
= ZDR
Uss
D
V1
V
UF
2
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 Nastavováním 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; 10 mA (údaj mA-metru A1) a odečítáme hodnotu napětí na diodě v propustném směru UF (údaj V-metru V1). 2. Schéma zapojení pro měření VA charakteristiky diody v závěrném směru je na obr. 2. 1
IR
+ Uss
Roch 2k
A
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 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 Ametru A1). 2
Jiří Znoj – ZNO0011
Základy elektroniky – ZEL
Laboratorní úloha č. 4
21. 10. 2011
II. Změřte VA charakteristiku světelné diody LQ - červená v propustném IF=f(UF) a závěrném směru IR=f(UR). Pokyny pro měření: 1. Schéma zapojení pro měření VA charakteristiky světelné diody v propustném směru je na obr. 3. 1
A1 mA
Roch 2k
+ 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 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). 2. Schéma zapojení pro měření VA charakteristiky světelné diody v závěrném směru je na obr. 4. 1
IR
+ Uss
Roch 2k
= ZDR
A
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 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 Ametru A1).
3
Jiří Znoj – ZNO0011
Základy elektroniky – ZEL
Laboratorní úloha č. 4
21. 10. 2011
III. Změřte VA charakteristiku Zenerovy diody BZX838V2 (BZX836V8) v propustném a závěrném směru IZD = f(UZD). Pokyny pro měření: 1. Schéma zapojení pro měření VA charakteristiky Zenerovy diody je na obr. 5. 1
1'
Roch 2k
A1
mA + Izd
= ZDR
Uss
ZD V1
V
Uzd
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 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 mA-metru 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). Změřené závislosti vyneste do grafů a vzájemně porovnejte změřené VA charakteristiky. POZOR ! Nezapomenout zapojit omezovací rezistor Roch = 2 k (nastavíme na odporové dekádě R DECADE 2)
4
Jiří Znoj – ZNO0011
Základy elektroniky – ZEL
Laboratorní úloha č. 4
21. 10. 2011
B. Použité přístroje a pomůcky a. b. c. d. e. f.
Regulovaný zdroj stejnosměrného napětí 2x multimetr Omezovací rezistor – odporová dekáda R DECADE 2 Zeyerova dioda Světelná dioda Dioda KY
C. Postup měření
Křemíková usměrňovací dioda Nejdříve zapojíme obvod podle schématu zapojení v propustném směru Nastavováním velikosti výstupního napětí Uss regulovaného zdroje ZDR nastavujeme proud diodou To stejné provedeme pro zapojení zařízení v závěrném směru Na regulovatelném zdroji nastavíme velikost napětí na diodě D a v závěrném směru UR
Světelná dioda Nejdříve zapojíme obvod dle schématu v propustném směru Nastavováním velikosti výstupního napětí Uss regulovatelného zdroje ZDR nastavujeme proud diodou LED v propustném směru If Zapojíme zařízení dle schématu VA charakteristiky světelné diody v závěrném stavu Na regulovatelném zdroji ZDR nastavujeme velikost napětí na diodě LED v závěrném stavu Ur
Zenerova dioda Zapojíme obvod dle schématu Pomocí regulovatelného zdroje napětí ZDR nastavujeme proud Zenerovou diodou v propustném i závěrném směru IZD Závěrný nebo propustný proud volíme polaritou napětí Uss zdroje ZDR
5
Jiří Znoj – ZNO0011
Základy elektroniky – ZEL
Laboratorní úloha č. 4
21. 10. 2011
D. Tabulky 1. Křemíková usměrňovací dioda KY
a. Propustný směr:
b. Závěrný směr:
IF [mA] 0
UF [V] 0
Ur [V] 0
Ir [mA] 0
0.2
0.50
2
0
0.4
0.53
4
0
0.6
0.54
6
0
0.8
0.56
8
0
1
0.57
10
0
2
0.60
12
0
4
0.63
14
0
6
0.65
16
0
8
0.67
18
0
10
0.68
20
0
2. Světelná dioda LQ - červená
a. Propustný směr:
b. Závěrný směr:
IF [mA] 0
UF [V] 0
Ur [V] 0
Ir [mA] 0
0.2
1.4
2
0
0.4
1.5
4
0
0.6
1.5
6
0
0.8
1.5
8
0
1
1.5
10
0
2
1.5
12
0
4
1.6
14
0
6
1.6
16
0
8
1.6
18
0
10
1.6
20
0
6
Jiří Znoj – ZNO0011
Základy elektroniky – ZEL
Laboratorní úloha č. 4
21. 10. 2011
3. Zenerova dioda BZX838V2 (BZX836V8)
a. Propustný směr:
b. Závěrný směr:
IZD [mA] -0
UZD [V] 0
IZD [mA] 0
UZD [V] 0
-0.2
-0.66
0.2
4.5
-0.4
-0.68
0.4
4.7
-0.6
-0.7
0.6
4.8
-0.8
-0.71
0.8
4.9
-1
-0.72
1
5.0
-2
-0.74
2
5.1
-4
-0.77
4
5.1
-6
-0.78
6
5.2
-8
-0.79
8
5.2
-10
-0.80
10
5.2
E. Grafy 1. Křemíková dioda a. Propustný směr
I - propustný směr Uf [V]
1 0,5 0 0
0,2 0,4 0,6 0,8
1
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
If [mA]
b. Závěrný směr
Ir [mA]
1 0,5 0 0
2
4
6
8
10 Ur [V]
7
Jiří Znoj – ZNO0011
Základy elektroniky – ZEL
Laboratorní úloha č. 4
21. 10. 2011
2. Světelná dioda LQ – červená a. Propustný směr
Uf [V]
II - propustný směr 2 1 0 0
0,2 0,4 0,6 0,8
1
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
If [mA]
Ir [mA]
b. Závěrný směr 1 0,5 0 0
2
4
6
8
10 Ur [V]
3. Zenerova dioda BZX838V2 (BZX836V8) a. Propustný směr
III - propustný směr -8
-6
-4
-2
-1 -0,8 -0,6 -0,4 -0,2
0 -0,5
Uzd [V]
0 -10
-1
Izd [mA]
b. Závěrný směr
III - závěrný směr Uzd [V]
6 4 2 0 0
0,2 0,4 0,6 0,8
1
2
4
6
8
10
Izd [mA]
8
Jiří Znoj – ZNO0011
Základy elektroniky – ZEL
Laboratorní úloha č. 4
21. 10. 2011
F. Závěr VA charakteristika křemíkové usměrňovací diody Z tabulky lze vyčíst, že proud křemíkovou diodou v propustném směru (tedy od anody ke katodě) začíná téct při hodnotě UF = 0,5 V. Napětí se zvyšuje v závislosti na velikosti proudu. V závěrném směru (od katody k anodě) proud neteče. Jak můžeme vyčíst například i z grafu, tak hodnota IR = 0 A pro všechny měřené hodnoty UR.
VA charakteristika světelné diody LQ Z tabulky či grafu lze vyčíst, že proud LED diodou v propustném směru (od anody ke katodě) začíná téct při velikosti UF = 1,4 V. Napětí se zvyšuje v závislosti na velikosti proudu. V závěrném směru (od katody k anodě) proud neteče. Jak můžeme vyčíst z tabulky čí z grafu, tak hodnota IR = 0 A pro všechny měřené hodnoty UR.
VA charakteristika Zenerovy diody Zenerova dioda v závěrném směru slouží především ke stabilizaci napětí. Napětí by se tedy mělo stabilizovat na hodnotě udávané pro konkrétní diodu, což lze pozorovat z grafu z naměřených hodnot. V propustném směru se podobá křemíkové či LED diodě.
9
