Teoretický úvod Diody jsou polovodičové jednobrany s jedním přechodem PN. Dioda se vyznačuje tím, že nepropouští téměř žádný proud (je uzavřena) dokud napětí na ní nestoupne na hodnotu prahového napětí UTO. Tím se dioda otevírá a prudce roste proud, který přes ní protéká. Ideální dioda by se měla otevřít při nulovém napětí a mít nulový odpor (ve skutečnosti má odpor v řádech desítek ohmů), a v závěrném směru by nemělo dojít k jejímu průrazu, což se však obvykle stává při napětí vyšším než 100V.
Příloha: Tabulka č. 1: Charakteristika harakteristika použitých diod: Označení
propustný směr Typ
specifikace
D1
KA 206
D2
závěrný směr
maximální proud IF MAX [mA]
napětí v propustném směru UF [V]
napětí v závěrném směru UR [V]
křemíková spínací
75
< 1 ... při IF = 10mA
> 50 ... při p IR = 1µA
BAT 42
Shottky, spínací
60
< 0,4 ... při IF = 10mA
> 60 ... při IR = 2µA
D3
L35GT
LED zelená
D4
L35IT
LED červená
40
< 3 ... při IF = 20mA
> 6 ... při IR = 5µA
Schéma m prahového Schéma č. 1 : Schéma měření nap pětí testerem diod
Schéma č. 2: Schéma měření charakteristiky v prropustném směru.
Schéma č. 3: Schéma měření charakteristiky v závěrném směru.
Jméno: JAŠEK Martin
Třída: T3
Číslo protokolu: 201-3R
List: 2/7
Tabulka použitých přístrojů Tabulka č. 1:Tabulka použitých přístrojů Označení v zapojení
Přístroj
Typ
Evidenční číslo
Poznámka
Z1
ss zdroj
BK 180
370/D
0 až 20V/0 až 3A
Z2
sériové spojení 3 ss zdrojů
BK 180
370/D, 0153, 10-0808/010
0 až 20V/0 až 3A
R1 , R2
odporová dekáda
-
0031
0,1 - 99 999,9Ω Chyba 0,5%
OHM
meřič diod
M4650-CR
0216
hodnota napětí při 1 mA
ss Ampérmetr M4650-CR
0216
Předpis odchylky pro rozsah 200mA: ±0,5 of rdg +3 dgt
A V
ss Voltmetr
MY65
0656
Předpis odchylky pro rozsah 20V: ±0,1 of rdg ±3 dgt
-
měřící systém UNIMA
UNIMA
19-022/01
-
Postup měření 1. Měření diod testerem diod • Diody jsme dle schématu č. 1 připojili na měřič frekvence (viz tabulka použitých přístrojů) a odečetli jsme prahová napětí při 1mA. 2. Měření diod v propustném směru • Dle zapojení č. 2 jsme sestavili obvod. Regulací napětí zdroje se měnily naměřené hodnoty, které jsme vynášeli do grafů – VACH jednotlivých diod (Grafy č. 1, 3, 5 a7). • Při proudu 1 mA jsme vyznačili UTO. 3. Určení diferenciálních odporů • Bodem [UTO ; 1 mA] jsme vedli tečnu ke grafu. • Odečetli jsme napěťovou hodnotu průsečíku tečny s napěťovou osou. • Na tečně jsme si zvolili bod s vysokými souřadnicemi (v závislosti na konkrétní diodě cca [1,5 UTO ; 3 mA]). • Dle těchto hodnot jsme dopočítali diferenciální odpory diod rd. 4. Měření charakteristik v závěrném směru: • Spoji jsme 3 zdroje BK 127 do série abychom dosáhli napětí až 60V. • Dle schématu č. 3 jsme sestavili obvod. • Postupnou regulací napětí jsme odečítali změřené napětí a porudy. 5. Měření charakteristik měřícím systémem UNIMA: • Postupně jsme připojovali diody k systému UNIMA a ukládali zobrazené charakteristiky (Grafy č. 2, 4, 6 a 8).
Jméno: JAŠEK Martin
Třída: T3
Číslo protokolu: 201-3R
List: 3/7
Tabulky naměřených a vypočítaných hodnot Tabulka č. 3: Hodnoty prahových napětí změřené měřičem diod a diferenciálních odporů: veličina
jednotka
D1
D2
D3
D4
UTO
[V]
0,6169
0,2718
1,8240
1,7268
rd
[Ω]
36,7
35,0
56,7
66,7
Vzor výpočtu Výpočet č. 1 : Procentní chyba měření napětí UTO D1 M1: .1 3 . 0,001 % . % . 100 0,1 . 100 , % 0,500 Výpočet č. 2 : Procentní chyba měření proudu IF D2 M1: .1 3 . 10 , . 100 0,5 . 100 % % . % , !"# 0,1938 Výpočet č. 3 : Určení diferenciálního odporu diody D1- rd D1: ΔUF 0,32 $% ", , ΔIF 3 . 10+
Grafy 6 If [mA]
5 4 3
Graf č. 1: změřená VACH diody D1
2 1 0 0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
U f [V]
Graf č. 2: VACH diody D1 vytvořená systémem UNIMA
Jméno: JAŠEK Martin
Třída: T3
Číslo protokolu: 201-3R
List: 4/7
6 If [mA]
5 4 3
Graf č. 3: změřená VACH diody D2
2 1 0 0
0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 U f [V]
Graf č. 4: VACH diody D2 vytvořená systémem UNIMA
6 If [mA]
5 4 3
Graf č. 5: změřená VACH diody D3
2 1 0 0
0,2 0,4 0,6 0,8
1
1,2 1,4 1,6 1,8
2
2,2
U f [V]
Graf č. 6: VACH diody D3 vytvořená systémem UNIMA
Jméno: JAŠEK Martin
Třída: T3
Číslo protokolu: 201-3R
List: 5/7
6 5 If mA]
4 3
Graf č. 7: změřená VACH diody D4
2 1 0 0
0,2 0,4 0,6 0,8
1
1,2 1,4 1,6 1,8
2
2,2
U f [V]
Graf č. 8: VACH diody D4 vytvořená systémem UNIMA
Naměřený proud v závěrném směru u všech diod se pohyboval pod hodnotou 2 µA, a to i při naměřeném napětí 64V. Je proto zbytečné tyto charakteristiky zakreslovat.
Závěr Chyby měřících přístrojů 1. Chyba měření napětí: Dle výpočtu č. 1 se chyba pohybuje pod 1%. 2. Chyba měření proudu: Chyba se pohubuje kolem 0,5%, avšak vzhledem, k tomu, že měření bylo prováděno na rozsahu 200mA, tak by mohla být nižší, kdyby měl měřící přístroj i rozsah 20mA. 3. Chyba měření systémem UNIMA: Chyba měření může dosahovat až 5%, avšak veliké zkreslení charakteristiky způsobí rozlišení obrazovky. Zhodnocení 1. Velikost prahového napětí Velikosti prahových napětí změřených DDM odpovídají jak odečteným z VACH, tak i hodnotám z přílohy (Tabulka č. 1). 2. VACH diod VACH měřených diod odpovídají teoretickým modelům (zezačátku je dioda uzavřená, těsně před hodnotou prahového napětí se začíná Jméno: JAŠEK Martin
Třída: T3
Číslo protokolu: 201-3R
List: 6/7
otevírat a pak prudce roste proud), stejně tak jako ty vytvořené systémem UNIMA. Jejich tvar ale především posun se liší dle typů diod. 3. Diferenciální odpory diod Graficko-početně určené diferenciální odpory diod jsou opět závislé na typu diod LED diody D3 a D4 mají vyšší diferenciální odpor, neboť při stejném proudu (1 mA) mají téměř 2x větší úbytek napětí než zbývající 2 diody. Ideálně by však měl být jejich diferenciální odpor nulový. 4. Velikost napětí v propustném směru Napětí opět odpovídají tabulce č. 1, a tedy se liší dle typů diod. Měřená napětí však nepřesáhla 2V. 5. Velikost napětí v závěrném směru Napětí v závěrném směru nabývá vysokých hodnot, často i přes 100V. Povoleno bylo však měřit pouze do 70V, takže nebyl naměřen žádný znatelný ohyb charakteristiky.
Jméno: JAŠEK Martin
Třída: T3
Číslo protokolu: 201-3R
List: 7/7
