Diody półprzewodnikowe

FI 2 - Podstawy elektrotechniki i elektroniki. Laboratorium
DIODY PÓŁPRZEWODNIKOWE
Pomiary charakterystyk diody.
1. Zmontować układ według schematu z rys. 1. NaleŜy zastanowić się kiedy odpowiedni
będzie układ poprawnie mierzonego napięcia, a kiedy poprawnie mierzonego prądu.
Zwrócić uwagę na obecność rezystora ograniczającego prąd – jeŜeli jest to rezystor
dekadowy nastawiona na nim wartość musi być róŜna od zera (min. 100 Ω).
Rys. 1. Układ do pomiaru charakterystyk statycznych diody.
2. Zmierzyć charakterystykę prądowo-napięciową diody, ID = f(UD) w kierunku
przewodzenia i zaporowym. PoniewaŜ zaleŜność ta jest nieliniowa naleŜy odpowiednio
dobrać zmiany napięcia. Pomiary wykonać w moŜliwie szerokim zakresie prądów dla
diod: germanowej, krzemowej prostowniczej, Zenera (stabilizacyjnej), świecącej (LED).
Przy pomiarze charakterystyki diody LED w kierunku zaporowym naleŜy zwrócić uwagę
na niezbyt duŜe napięcie wsteczne. W trakcie pomiarów pamiętać o doborze
odpowiednich zakresów pomiarowych.
Opracowanie wyników
1. Przedstawić na jednym wykresie charakterystykę diody (tej samej) dla kierunku
przewodzenia i zaporowego.
2. Porównać charakterystyki diod wykonanych z róŜnych materiałów (krzemowa,
germanowa), oraz mających róŜne zastosowania (prostownicza, Zenera, świecąca).
3. Obliczyć rezystancję dynamiczną badanych diod, rd = dU/dI i przedstawić na wykresie
zaleŜność rd = f(UD).
4. Wyznaczyć: rezystancję szeregową RS, prąd nasycenia I0, oraz współczynnik złącza η.
Wyznaczenie tych wielkości moŜliwe jest na podstawie wykresu charakterystyki
prądowo-napięciowej diody IF(UF) wykonanego w następującym układzie współrzędnych:
skala prądu logarytmiczna zaś skala napięcia liniowa. W przypadku idealnego złącza
(RS = 0) taki wykres byłby zbliŜony do linii prostej (dlaczego?). Rezystancja szeregowa
diody powoduje odchylenie wykresu od linii prostej. Dla duŜych napięć, tj. dla
exp(U/UT)>>1 wpływ rezystancji RS jest najbardziej widoczny. W tym zakresie moŜna
przyjąć:
U − I F RS
ln I F =
+ ln I 0
ηU T
Wartość I0 moŜna wyznaczyć przez znalezienie punktu przecięcia przedłuŜenia wykresu
IF(UF) (w skali log-lin) z osią prądu, zaś η będzie nachyleniem otrzymanej
charakterystyki. Odległość (w kierunku poziomym dla duŜych prądów) wykresu
rzeczywistej charakterystyki od aproksymowanej linią prostą charakterystyki dla zakresu
średnich prądów, (charakterystyki dla RS = 0) jest napięciem URS na rezystancji
szeregowej. Wykreślając napięcie URS w funkcji prądu diody IF dla zakresu duŜych
prądów i aproksymując punkty pomiarowe funkcją liniową, moŜna wyznaczyć RS jako
nachylenie aproksymującej funkcji. Przy dokładnych pomiarach zauwaŜyć moŜna iŜ
1
FI 2 - Podstawy elektrotechniki i elektroniki. Laboratorium
współczynnik η zaleŜy od prądu diody, to jest dla złącza krzemowego dla zakresu małych
prądów (prąd rekombinacji) η ~2, dla średnich prądów (prąd dyfuzji) η ~ 1 a dla duŜych
prądów (duŜy poziom wstrzykiwania) η~1...2. Jeśli tylko jest to moŜliwe naleŜy
wyznaczyć współczynniki złącza i odpowiednie prądy „zerowe” dla kaŜdego z zakresów
prądów.
2
Protokół pomiarowy - diody półprzewodnikowe
Dioda:
Lp.
I, mA
1
2
2
2
3
3
3
4
4
4
5
6
7
8
9
10
11
kierunek przewodzenia
1
kierunek przewodzenia
1
5
6
7
8
9
10
11
5
6
7
8
9
10
11
12
13
13
13
14
14
14
15
15
15
16
16
16
17
17
17
18
18
18
19
19
19
20
20
20
21
22
23
24
25
kierunek zaporowy
12
kierunek zaporowy
12
21
22
23
24
25
21
22
23
24
25
26
26
26
27
27
27
28
28
28
29
29
29
30
30
30
I, mA
Lp.
1
2
2
3
3
4
4
5
6
7
8
9
10
11
kierunek przewodzenia
1
5
6
7
8
9
10
11
12
12
13
13
14
14
15
15
U, V
I, mA
kierunek zaporowy
Dioda:
Lp.
U, V
U, V
I, mA
kierunek przewodzenia
Dioda:
Lp.
U, V
I, mA
kierunek zaporowy
Dioda:
Lp.
U, V