Oddˇelen´ı fyzik´aln´ıch praktik pˇri Kabinetu v´yuky obecn´e fyziky MFF UK
PRAKTIKUM . . . ´ Uloha ˇc. p p p p p p p p p p p p p p p N´ azev: p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p Pracoval: p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p stud. skup. p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p dne p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p Odevzdal dne: p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p
Moˇzn´y poˇcet bod˚ u Pr´ ace pˇri mˇeˇren´ı
0–5
Teoretick´ a ˇc´ ast
0–1
V´ysledky mˇeˇren´ı
0–8
Diskuse v´ysledk˚ u
0–4
Z´ avˇer
0–1
Seznam pouˇzit´e literatury
0–1
Celkem
max. 20
Posuzoval: p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p dne p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p
Udˇelen´y poˇcet bod˚ u
Pracovn´ı u ´ koly 1. Zmˇeˇrte voltamp´erovou charakteristiku vakuov´e diody (EZ 81) pomoc´ı zapisovaˇce 4106. 2. Zmˇeˇrte voltamp´erovou charakteristiku Zenerovy diody (KZ 703) pomoc´ı pˇrevodn´ıku UDAQ-1408E. 3. Pro Zenerovu diodu urˇcete jej´ı dynamick´ y vnitˇrn´ı odpor v propustn´em smˇeru pˇri proudu 200 mA a v z´avˇern´em smˇeru pro proud 400 mA. 4. Urˇcete odpov´ıdaj´ıc´ı Zenerovo napˇet´ı UZ . 5. Zakreslete do V-A charakteristiky zatˇeˇzovac´ı pˇr´ımku pro napˇet´ı zdroje U1 = -9 V a proud I = 400 mA. 6. Sestavte stabiliz´ ator napˇet´ı a ovˇeˇrte jeho funkci.
1 1.1
Teoretick´ aˇ c´ ast Vakuov´ a dioda
Nejjednoduˇsˇs´ı elektronkou je vakuov´ a dioda. Je tvoˇrena baˇ nkou, zpravidla v´alcovit´eho tvaru, ve kter´e je um´ıstˇena ˇ anoda a katoda. Zhav´ ıc´ı vl´ akno diody v praxi ˇcasto pln´ı z´aroveˇ n funkci katody, ze kter´e se termoemis´ı uvolˇ nuj´ı elektrony. Pˇriloˇzen´ım kladn´eho potenci´ alu na anodu jsou elektrony k n´ı pˇritahov´any a diodou proch´az´ı proud. Tento anodov´ y proud Ia v propustn´em smˇeru lze pˇribliˇznˇe popsat vztahem Ia = aUa3/2 ,
(1)
kde Ua je anodov´e napˇet´ı a a konstanta z´ avisl´ a na geometrick´em uspoˇr´ad´an´ı elektrod. Pˇri obr´acen´e polaritˇe vytv´ aˇr´ı elektrony kolem katody elektronov´ y oblak, kter´ y ˇc´ast elektron˚ u vrac´ı zpˇet na katodu. K anodˇe projdou jen ty, jejichˇz rychlost je dostateˇcnˇe velk´ a k pˇrekon´ an´ı potenci´alov´e bari´ery. Pˇri nulov´em napˇet´ı tak mezi vnˇe vodivˇe spojen´ ymi elektrodami proch´ az´ı nepatrn´ y proud ˇr´ adovˇe asi 10−5 aˇz 10−4 A. Pˇri zvyˇsov´an´ı z´aporn´eho napˇet´ı anody v˚ uˇci katodˇe tento proud rychle kles´ a, aˇz je prakticky nemˇeˇriteln´ y. Oznaˇcujeme jako z´avˇern´ y smˇer diody.
1.2
Polovodiˇ cov´ e diody
Princip polovodiˇcov´ ych diod je zaloˇzen na tzv. pˇrechodu PN. Oblasti P a N diody jsou tvoˇreny polovodiˇcov´ ym materi´ alem (kˇrem´ık) s vhodn´ ymi pˇr´ımˇesemi tak, ˇze v oblasti N je jej´ı vodivost zp˚ usobena nositeli z´aporn´eho el. n´ aboje, tedy elektrony, zat´ımco v oblasti P naopak nositeli kladn´eho el. n´aboje, tzv. dˇerami. Spojen´ım tˇechto dvou oblast´ı vznikne zm´ınˇen´ y PN pˇrechod. Na jeho rozhran´ı se vytvoˇr´ı sp´ad potenci´alu (hradlov´a vrstva), kde elektrick´e pole m´ a smˇer od polovodiˇce typu N k typu P. Spojen´ım ˇc´asti P se z´aporn´ ym p´olem zdroje a N s kladn´ ym, se hradlov´ a vrstva jeˇstˇe zvˇetˇs´ı a proud diodou prakticky neproch´az´ı, je zapojena v z´avˇern´em smˇeru. Pˇrehozen´ım polarity naopak vnˇejˇs´ı pole hradlovou vrtsvu vyruˇs´ı, odpor polovodiˇce je mal´ y, dioda je zapojena v propustn´em smˇeru. 1.2.1
Zenerova dioda
Podstatou specifick´eho typu pol. diod, Zenerovy diody, je elektrick´ y pr˚ uraz pˇrechodu PN zapojen´eho v z´avˇern´em smˇeru, pˇri kter´em ovˇsem nedoch´ az´ı k poˇskozen´ı PN pˇrechodu (jako u klas. pol. diod), pokud proch´azej´ıc´ı proud nepˇres´ ahne jistou horn´ı mez. K pr˚ urazu doch´ az´ı vlivem tzv. Zenerova jevu v kombinaci s lavinov´ ym n´asoben´ım nositel˚ u v oblasti pˇrechodu. Pˇri Zenerovˇe jevu se zvyˇsuje intenzita el. pole na pˇrechodu PN s r˚ ustem z´avˇern´eho napˇet´ı. Pˇri urˇcit´e kritick´e hodnotˇe t´eto intenzity doch´ az´ı k vytrh´ av´ an´ı elektron˚ u z valenˇcn´ıho p´asu a ty se tak st´avaj´ı vodivostn´ımi. Zvˇetˇsen´ı poˇctu voln´ ych nositel˚ u n´ aboje je pak spojeno s klesaj´ıc´ım odporem souˇc´astky a nar˚ ustaj´ıc´ım proudem. K Zenerovu jevu se jeˇstˇe pˇrid´ av´ a tzv. lavinov´ y efekt, kdy elektrony urychlen´e v el. poli dostateˇcn´e intenzity (menˇs´ı neˇz kritick´ a hodnota intenzity pro Zener˚ uv jev) z´ısk´avaj´ı dostateˇcnou energii k uvolnˇen´ı dalˇs´ıho valenˇcn´ıho elektronu. To zp˚ usob´ı vytvoˇren´ı p´ ar˚ u elektron - d´ıra, kter´e mohou b´ yt znova urychleny a d´at tak opˇetovnˇe vzniknout dalˇs´ım voln´ ym nosiˇc˚ um n´ aboje.
2
Obr. 1: N´ aˇcrtek zapojen´ı Zenerovy diody v obvodu stabiliz´atoru napˇet´ı.
Zenerovu diodu lze u ´spˇeˇsnˇe pouˇz´ıt v obvodu stabiliz´atoru napˇet´ı. V takov´em pˇr´ıpadˇe se pouˇzije v zapojen´ı podle n´ aˇcrtku na obr. 1. Obvod pln´ı funkci stabiliz´ atoru, pokud je vstupn´ı napˇet´ı U1 vˇetˇs´ı neˇz Zenerovo napˇet´ı Uz a pokud odpor RS je zvolen tak, aby zatˇeˇzovac´ı pˇr´ımka prot´ınala graf voltamp´erov´e charakteristiky v ˇc´asti, kter´ a odpov´ıd´ a pr˚ urazu. Pˇr´ısluˇsn´ y stabilizaˇcn´ı ˇcinitel, kter´ y je d´an jako pomˇer relativn´ı zmˇeny vstupn´ıho napˇet´ı U1 k relativn´ı zmˇenˇe v´ ystupn´ıho napˇet´ı U0 U0 ∆U1 , (2) Su = U1 ∆U0 a ud´ av´ a n´ am vlastnˇe jakost ˇci kvalitu stabilizace, m˚ uˇzeme pˇri dynamick´em vnitˇrn´ım odporu diody (I0 proch´azej´ıc´ı proud) ∆U0 ri = , (3) ∆I0 a RS velikosti odporu zapojen´eho v s´erii, vyj´ adˇrit jako Su =
U0 (RS + ri ) U0 (RS + ri )∆I = . U1 ri ∆I U1 ri
(4)
V´ıce pak k nalezen´ı v napˇr. [1], pˇr´ıp. o polovodiˇc´ıch jako takov´ ych [3].
1.3
Pouˇ zit´ e pom˚ ucky
Souˇ radnicov´ y zapisovaˇ c XY 4106 Zapisovaˇc m´a dva nez´avisl´e napˇeˇtov´e vstupy, podle velikosti napˇet´ı na nich se pero zapisovaˇce pohybuje dvˇema na sebe kolm´ ymi smˇery (podle osy x a y), v kaˇzd´em tak funguje jako voltmetr tˇr´ıdy pˇresnosti 0.2. Na vstup odpov´ıdaj´ıc´ı ose x paralelnˇe pˇripoj´ıme zkoumanou diodu, na odpov´ıdaj´ıc´ı ose y pak pˇredˇrazen´ y odpor R, kter´emu je u ´mˇern´ y i proch´ azej´ıc´ı proud. Mˇeˇren´e hodnoty jsou vyn´aˇseny pˇr´ımo na z´aznamov´ y pap´ır. Pˇ revodn´ık UDAQ-1408E Funguje prakticky na stejn´em principu jako souˇradnicov´ y zapisovaˇc, akor´at pˇrevodn´ık nemˇeˇr´ı v´ ystupn´ı napˇet´ı plynule, n´ ybrˇz ve velmi kr´atk´ ych ˇcasov´ ych intervalech. Vˇse je pˇres USB okamˇzitˇe zpracov´ av´ ano poˇc´ıtaˇcem, v naˇsem pˇr´ıpadˇe k tomu pˇr´ımo pˇripraven´ ym programem. Digit´ aln´ı multimetr ±0.1% + 3 digit.
Dva byly pouˇzity pˇri ovˇeˇrov´an´ı funkce stabiliz´atoru napˇet´ı. Pˇri rozsahu 20 V nesou chybu:
vakuov´ a dioda EZ81, Zenerova dioda KZ 703, odporov´a dek´ada, kabely, stabilizovan´e zdroje napˇet´ı
2 2.1
V´ ysledky mˇ eˇ ren´ı Vakuov´ a dioda EZ 81
Pro zpracov´ an´ı v´ ysledk˚ u mˇeˇren´ı pomoc´ı souˇradnicov´eho zapisovaˇce bylo nutn´e poznamenat pouˇzit´a rozliˇsen´ı kv˚ uli pozdˇejˇs´ımu vyn´ aˇsen´ı a cejchov´ an´ı os. Mˇeˇren´ı v propustn´em smˇeru probˇehlo pˇri rozliˇsen´ı osy x 20x100 mV/cm = 2 V/cm a osy y 10x100 mV/cm = 1 V/cm. Pˇri pouˇzit´em odporu 10 Ω to odpov´ıd´a proudu 0.1 A/cm. V z´avˇern´em smˇeru pak x 200 mV/cm a y 1 mV/cm, tedy pˇr´ısluˇsn´ y proud 0.1 mA/cm. Vznikl´ y graf voltamp´erov´e charakteristiky diody se nach´ az´ı v pˇr´ıloze 2. Z nˇej je napˇr. patrno, ˇze proud proch´azej´ıc´ı diodou pˇri nulov´em napˇet´ı je zhruba 0.66 mA. S uv´ aˇzen´ım chyby odeˇc´ıt´ an´ı hodnot z grafu cca 0.01 mA tedy I0 = (0.66 ± 0.01) mA.
3
Obr. 2: Line´ arn´ı regrese hodnot U 3/2 z VA charakteristiky vakuov´e diody EZ 81 v propustn´em smˇeru.
Pro d˚ ukladnˇejˇs´ı anal´ yzu vak. diody byla jej´ı VA char. mˇeˇrena jeˇstˇe pomoc´ı pˇrevodn´ıku UDAQ-1408E. Grafy hodnot j´ım namˇeˇren´ ych najdete v pˇr´ıloh´ ach 4 a 5. V propustn´em smˇeru (pˇr´ıloha 4) byl diodˇe pˇredˇzazen odpor 10 Ω, v z´ avˇern´em smˇeru (pˇr´ıloha 5) pak 500 Ω. Data, d´ale nav´ıc zaznamen´ana v textov´ ych souborech, lze pouˇz´ıt k ovˇeˇren´ı platnosti pˇredpokl´ adan´eho vztahu (1), pˇr´ıpadnˇe pˇr´ımo k urˇcen´ı koeficientu a. Ten zjist´ıme line´arn´ı regres´ı z hodnot proudu I a trochu upraven´eho napˇet´ı U 3/2 , jak ukazuje graf na obr. 2. Ke zpracov´an´ı byly vybr´any body, pro kter´e U > 1 V. Potom vych´ az´ı a = (1.846 ± 0.002) x10−3 AV−3/2 , a proud proch´ azej´ıc´ı pˇri nulov´em napˇet´ı, coˇz je fyz. v´ yznam druh´e konstanty z lin. rovnice (oznaˇcme b = I0 ), b = (1.80 ± 0.02) mA. Proud lze odeˇc´ıst i pˇr´ımo z grafu v pˇr´ıloze 5 (resp. datov´eho souboru D219.txt), tam se pro napˇet´ı -0.2 V hodnota proudu pohybuje okolo 0.13 mA, pokud je trend obdobn´ y tomu v pˇr´ıloze 2, odhaduji, ˇze pro napˇet´ı 0 V je proud asi I0 = (0.43±0.05) mA. To je v souladu i s daty pˇri mˇeˇren´ı prop. smˇeru z D218.txt, kde okolo 0 V se hodnota proudu pohybovala v rozmez´ı 0.35 aˇz 0.47 mA. V´ ysledn´ y graf VA charakteristiky i s proloˇzenou teoretickou z´ avislost´ı je na obr. 3.
2.2
Zenerova dioda KZ 703
VA charakteristiku Zenerovy diody jsem nejprve (ilustraˇcnˇe) zmˇeˇril stejnˇe jako vakuovou diodu souˇradnicov´ ym zapisovaˇcem (pˇr´ıloha 2), zaˇrazen´ y odpor 10 Ω, rozliˇsen´ı x 10x100 mV/cm, y 5x100 mV/cm, tedy 0.05 A/cm. Pro detailn´ı popis pak opˇet pˇrevodn´ıkem pˇri pouˇzit´em odporu 1 Ω (viz. pˇr´ıloha 3 a postup d´ale). Dynamick´ y odpor diody r200 pˇri proch´ azej´ıc´ım proudu 200 mA a r−400 pˇri proudu 400 mA v pr˚ urazu urˇc´ıme ze ˇ pˇr´ımo U = ri I + UZ0 , nebo I ∼ U , pak mus´ıme jeˇstˇe dopoˇc´ıtat) pro bl´ızk´e body smˇernice pˇr´ımky lin. regrese (bud v okol´ı ˇz´ adan´ ych, aby je ta co nejl´epe reprezentovala, jak naznaˇcuje (3). Konkr´etn´ı vybran´a data ze z´aznamov´eho souboru D215.txt jsou k nahl´ednut´ı v pˇr´ıloze 1. V´ ysledky: r200 = (0.17 ± 0.01) Ω,
r−400 = (0.10 ± 0.01) Ω.
Odpov´ıdaj´ıc´ı Zenerovo napˇet´ı UZ = r−400 I + UZ0 , kde UZ0 jsme z´ıskaly v t´e sam´e lin. regresi (konst. ˇclen), je UZ = (−6.97 ± 0.01) V. Nakonec do graf˚ u zakresl´ıme odpov´ıdaj´ıc´ı zatˇeˇzovac´ı pˇr´ımku pro napˇet´ı zdroje -9V a proud 400mA (v pr˚ urazu), Z staˇc´ı dopoˇc´ıtat R z I = U −U , obr. 4, pˇ r ´ ıloha 2 (k sestrojen´ ı pˇ r ´ ımky ale pouˇ z ity hodnoty z´ ıskan´ e pˇ r evodn´ ıkem) a R pˇr´ıloha 3. 4
Obr. 3: VA charakteristika vakuov´e diody EZ 81 v propust. smˇeru.
Obr. 4: Graf VA charakteristiky Zenerovy diody s ˇc´ast´ı z´avˇern´eho smˇeru a pr˚ urazu.
5
2.3
Stabiliz´ ator napˇ et´ı
U1 [V] U0 [V]
9.00 7.055
9.25 7.069
9.52 7.090
9.76 7.104
10.01 7.128
10.26 7.152
10.50 7.168
10.75 7.183
11.00 7.199
11.26 7.213
11.50 7.232
11.75 7.246
12.00 7.260
Tabulka 1: Mˇeˇren´e napˇet´ı zdroje U1 a na diodˇe U0 . Pˇri dodrˇzov´an´ı konvence v˚ uˇci diodˇe by samozˇrejmˇe hodnoty mˇely b´ yti z´ aporn´e, neboˇt se jedn´ a o jej´ı pr˚ uraz. Toto jsou pak jejich absolutn´ı hodnoty.
Funkci stabiliz´ atoru napˇet´ı ilustruje tabulka 1. Mohu jeˇstˇe spoˇc´ıtat odpov´ıdaj´ıc´ı stabilizaˇcn´ı ˇcinitel Su pro napˇet´ı zdroje -9 V podle (4) jako Su = (40 ± 4).
3
Diskuse v´ ysledk˚ u
Namˇeˇren´e VA charakteristiky diod potvrzuj´ı teoretick´e pˇredpoklady. Proud prot´ekaj´ıc´ı vakuovou diodou vymiz´ı aˇz po dosaˇzen´ı urˇcit´eho z´ avˇern´eho napˇet´ı, naopak pˇri pouˇzit´ı Zenerovy diody zaˇcne proud proch´azet v propustn´em smˇeru pˇri dostateˇcn´em napˇet´ı k pˇrekon´ an´ı hradlov´e vrstvy. V z´avˇern´em smˇeru je pak kr´asnˇe patrn´a oblast pr˚ urazu (obr. 4, pˇr´ıloha 2 a 3). Vˇsechny chyby vnesen´e mˇeˇr´ıc´ımi pˇr´ıstroji jsou velice mal´e ˇci zanedbateln´e (nejvˇetˇs´ı rel. chyba pˇr´ımo mˇeˇren´ ych veliˇcin okolo 2 % pˇri mˇeˇren´ı dig. voltmetry v obvodu stabiliz´atoru). Vˇetˇs´ı vliv (vyjma zm´ınˇen´ ych voltmetr˚ u) na v´ ysledky maj´ı chyby statistick´e z urˇcov´ an´ı nepˇr´ımo meˇren´ ych veliˇcin (ri , a, b, UZ0 ) line´arn´ı regres´ı a z nich pak dalˇs´ıch spoˇcten´ ych (UZ , Su ). I tyto jsou vˇsak relativnˇe mal´e a vˇetˇsina z nich byla trochu nadhodnocena. K urˇcen´ı konstanty a v tˇr´ıpolovinov´em z´ akonu (1) byly pouˇzity hodnoty namˇeˇren´e pouze pro U > 1 V, jak je zm´ınˇeno v´ yˇse, neboˇt hodnoty v okol´ı 0 V, po umocnˇen´ı na 3/2, silnˇe neodpov´ıdaj´ı pˇredpokl´adan´e linearitˇe. I z tohoto d˚ uvodu velikost proudu proch´ azej´ıc´ı diodou pˇri nulov´em napˇet´ı t´ımto zp˚ usobem zpracov´an´ı vyˇsla vyˇsˇs´ı neˇz pˇredpokl´ adan´ a (ˇr´ adovˇe 10−4 A), tedy b = I0 = (1.80 ± 0.02) mA. Vztah (1) pro napˇet´ı okolo 0 V, ale ¿ 0 V, proto neplat´ı dokonale, dobˇre vˇsak ilustruje z´ avislost pro napˇet´ı vyˇsˇs´ı, jak je patrno na obr. 3. Hodnota klidov´eho proudu urˇcen´ a z grafu souˇradnicov´eho zapisovaˇce (0.66 ± 0.01 mA) odpov´ıd´a l´epe. Na druhou stranu, aˇckoli je souˇr. zapisovaˇc hodnˇe pˇresn´ y, nem˚ uˇzeme se pˇri mˇeˇren´ı vyvarovat chyb lidsk´eho faktoru. Napˇr. milimetrov´ y pap´ır byl pˇri vloˇzen´ı lehce naklonˇen z vodorovn´eho smˇeru (tedy smˇery os na mil. pap´ıˇre jsou nepatrnˇe otoˇceny v˚ uˇci os´ am zapisovaˇce, ˇcemuˇz pˇredejdeme alespoˇ n zd´anliv´ ym srovn´an´ım pap´ıru s okraji z´aznamov´e plochy), pap´ır nebyl ˇr´ adnˇe upevnˇen a pohybem pera se nepatrnˇe sm´ yk´a (to bylo pozorov´ano pˇri mˇeˇren´ı charakteristiky Zenerovy diody, proto spodn´ı kˇrivka nen´ı platn´ a, viz. pˇr´ıloha 2), pap´ır na sv´e cel´e ploˇse nen´ı u ´plnˇe napnut´ y atp. Proto je dle m´eho n´ azoru nejvˇerohodnˇejˇs´ı velikost proch´azej´ıc´ıho proudu ta z´ıskan´a pˇr´ımo z grafu hodnot namˇeˇren´ ych pˇrevodn´ıkem (pˇr´ıloha 5 ˇci 4), tedy I0 = (0.43 ± 0.05) mA, aˇckoli byla stanovena sp´ıˇse odhadem (s dostateˇcnˇe nadhodnocenou chybou), ovˇsem nen´ı zat´ıˇzena vˇetˇs´ımi systematick´ ymi chybami. Pro urˇcov´ an´ı dyn. odpor˚ u Zenerovy diody KZ 703 by bylo asi vhodnˇejˇs´ı proloˇzit dan´e ˇc´asti VA charakteristiky jinou neˇz line´ arn´ı z´ avislost´ı, protoˇze ta namˇeˇren´ a se sice dobˇre bl´ıˇz´ı, ale zcela line´arn´ı nen´ı. Z toho d˚ uvodu byla line´ arn´ı regrese provedena pouze pro data z vˇetˇs´ıho okol´ı dan´ ych proud˚ u 200 a -400 mA. Z´aroveˇ n velikost vnitˇrn´ıho dyn. odporu je jistˇe z´ avisl´ a na teplotˇe diody, kter´a se bˇehem mˇeˇren´ı m˚ uˇze mˇenit (zvl´aˇstˇe pokud je po celou dobu pˇripojena k napˇet´ı).
4
Z´ avˇ er
Souˇradnicov´ ym zapisovaˇcem i pˇrevodn´ıkem UDAQ-1408E byly zmˇeˇreny voltamp´erov´e charakteristiky vakuov´e diody EZ 81 (obr. 2, pˇr´ıloha 2, pˇr´ıloha 4 a 5) a Zenerovy diody KZ 703 (pˇr´ıloha 2 a 3) v propustn´ ych i z´avˇern´ ych smˇerech (resp. pr˚ urazu). Z VA charakteristiky EZ 81 byla ovˇeˇrena platnost vztahu (1) (tˇr´ıpol. z´akona), detailnˇejˇs´ı anal´ yza viz. ˇc´ast 2.1.
6
Z VA charakteristiky Zenerovy diody byl urˇcen jej´ı dynamick´ y odpor pˇri proch´azej´ıc´ım proudu 200 mA r200 = (0.17 ± 0.01) Ω, a dyn. odpor pˇri proudu 400 mA v z´ avˇern´em smˇeru (data v pˇr´ıloze 1) r−400 = (0.10 ± 0.01) Ω. Pomoc´ı r−400 jsme naˇsli hodnotu odpov´ıdaj´ıc´ıho Zenerova napˇet´ı pˇri proudu 400 mA v z´avˇern´em smˇeru UZ = (−6.97 ± 0.01) V a do graf˚ u zakreslili odpov´ıdaj´ıc´ı zatˇeˇzovac´ı pˇr´ımku pro napˇet´ı zdroje U1 = −9 V a proud I = 400 mA, viz. obr. 4, pˇr´ıloha 2 a 3. Nakonec jsme ovˇeˇrili funkci stabiliz´ atoru napˇet´ı obvodu (tab. 1) a spoˇcetli jeho stabilizaˇcn´ı ˇcinitel pˇri napˇet´ı zdroje U1 = −9 V Su = 40 ± 4. Grafy byly sestrojeny a v´ ysledky zpracov´ any pomoc´ı programu R 2.10.1.
Pouˇ zit´ a literatura ˇ [1] Bakule R., Sternberk J.: Fyzik´ aln´ı praktikum II, SPN, Praha 1989 [2] Englich J.: Zpracov´ an´ı v´ ysledk˚ u fyzik´aln´ıch mˇeˇren´ı, 1999, http://physics.mff.cuni.cz/to.en/vyuka/zfp [3] Feynman R. P., Leighton R. B., Sands M.: Feynmanovy pˇredn´aˇsky z fyziky 3, FRAGMENT, Havl´ıˇck˚ uv Brod 2002
7
5
Pˇ r´ılohy
Pˇ r´ıloha 1 - Data ze souboru D215.txt pro urˇ cen´ı dyn. odporu KZ 703 Z´ avˇ ern´ y smˇ er U [V] I [mA] -6.9851 -549.6472 -6.9843 -542.6788 -6.9839 -542.9333 -6.9835 -539.5251 -6.9820 -523.3258 -6.9804 -510.0757 -6.9785 -484.7717 -6.9766 -467.3511 -6.9762 -463.6890 -6.9752 -452.7789 -6.9732 -434.6722 -6.9716 -251.0577 -6.9704 -403.4930 -6.9699 -403.4680 -6.9698 -403.7732 -6.9695 -403.9508 -6.9693 -402.6288 -6.9692 -396.3727 -6.9691 -390.7269 -6.9690 -391.1847 -6.9690 -390.6506 -6.9676 -388.2599 -6.9669 -379.4604 -6.9660 -373.1030 -6.9651 -367.1265 -6.9650 -366.9232 -6.9637 -355.0464 -6.9625 -344.6198 -6.9616 -336.6089 -6.9600 -323.0542 -6.9588 -312.3981 -6.9568 -296.0712 -6.9555 -284.7290 -6.9547 -280.7111 -6.9537 -271.0980 -6.9523 -260.0861
Propustn´ y smˇ er
U [V] 0.6893 0.6941 0.6986 0.7015 0.7045 0.7048 0.7081 0.7107 0.7125 0.7143 0.7144 0.7145 0.7148 0.7150 0.7160 0.7163 0.7172 0.7185 0.7200 0.7214 0.7216 0.7216 0.7218 0.7219 0.7229 0.7230 0.7240 0.7275 0.7293
I [mA] 101.5222 117.5177 133.4894 146.1542 159.5557 150.4004 178.1714 191.8280 203.7048 213.0890 213.1903 212.8351 216.5735 190.0733 195.2875 198.9496 232.7216 209.4519 251.1084 260.8240 262.9340 262.9602 263.1128 262.0184 272.3944 271.5302 281.3208 308.5577 286.8140
8
