ELEKTRONIKA – laboratorium 3 / Badanie diod

ELEKTRONIKA – laboratorium 3 / Badanie diod półprzewodnikowych i elementów reaktancyjnych
Dioda półprzewodnikowa – dioda wykonana z materiałów półprzewodnikowych, zawierająca złącze
prostujące). Zbudowana jest z dwóch warstw półprzewodnika tworzących złącze p-n lub z połączenia
półprzewodnika z odpowiednim metalem. Jest elementem dwukońcówkowym, końcówka dołączona
do obszaru n jest katodą, a do obszaru p – anodą. Cechą charakterystyczną jest jednokierunkowy
przepływ prądu – od anody do katody. W drugą stronę prąd nie płynie (zawór elektryczny).
Są elementem nieliniowym. Dla niskich napięć dioda ma słabe właściwości przewodnika. Dopiero po
przekroczeniu napięcia progowego, prąd przewodzenia zwiększa się bardzo szybko.
Rodzaje diod:











Prostownicza – prostowanie prądu przemiennego
Stabilizacyjna – dioda Zenera, stosowana do stabilizacji napięcia i prądu
Tunelowa – może wykazywać ujemną rezystancję dynamiczną (element nieliniowy ma
rezystancje dynamiczną)
Pojemnościowa (warikap) – pojemność (stosunek ładunku do potencjału pola) zależna od
przyłożonego napięcia
Elektroluminescencyjna (led) – świecąca w paśmie widzialnym lub podczerwonym
Laserowa
Mikrofalowa
Detekcyjna
Fotodioda – reagująca na promieniowanie świetlne
Stałoprądowa
Wsteczna
Złącze prostujące – złącze wykazujące
nieliniową charakterystykę napięcia.
Złącze p-n – złącze dwóch półprzewodników o
różnych typach przewodnictwa – p (positive)
oraz n (negative). W obszarze n nośnikami
prądu są elektrony, w obszarze p protony.
Pomiędzy obszarami p i n występuje warstwa
zaporowa – nie posiadająca swobodnych
elektronów. Jeśli do złącza przyłożymy
napięcie zewnętrzne, równowaga zostaje
zaburzona i w zależności od biegunowości
rozróżniamy dwa rodzaje polaryzacji:


W kierunku przewodzenia – dodatni biegun jest
dołączony do obszaru p
W kierunku zaporowym – dodatni biegun jest dołączony
do obszaru n
Elektrony, które wcześniej swobodnie się przemieszczały
wytwarzały niskiej wartości prąd dyfuzyjny. Po przyłożeniu
napięcia, w momencie gdy U przekroczy wartość prądu
dyfuzyjnego, obszar warstwy zaporowej zanika i bez przeszkód
następuje przemieszczanie się elektronów między obszarami.
Na wykresie przedstawiono charakterystykę prądowo-napięciową:
kolor żółty – przebicie lawinowe, gwałtowny wzrost prądu, przebijanie się przez warstwę zaporową
ELEKTRONIKA – laboratorium 3 / Badanie diod półprzewodnikowych i elementów reaktancyjnych
kolor zielony – płynie niewielki prąd, polaryzacja zaporowa
kolor czerwony – płynie niewielki prąd, polaryzacja w kierunku przewodzenia
kolor niebieski – złącze przewodzi, prąd znacząco rośnie wraz ze wzrostem napięcia.
Kondensator – element zbudowany z dwóch przewodników (okładek) rozdzielonych dielektrykiem
(materiał słabo przewodzący prąd). Po doprowadzeniu napięcia, na okładkach kondensatora
gromadzi się ładunek elektryczny. Po odłączeniu źródła ładunki utrzymują się na okładkach siłami
elektrostatycznymi. Każdy kondensator charakteryzuje pojemność – zdolność do gromadzenia
ładunku. Jednostką pojemności jest farad.
𝐶=
𝑄
𝑈
[𝐶] = 1𝐹 =
1𝐶
1𝑉
Podobnie jak rezystory, kondensatory możemy łączyć w celu uzyskania określonej pojemności:


Szeregowo
1
1
1
1
=
+
+ ⋯+
𝐶𝑧 𝐶1 𝐶2
𝐶𝑛
Równolegle
𝐶𝑧 = 𝐶1 + 𝐶2 + ⋯ + 𝐶𝑛
Wykorzystanie:



W zasilaczach i stabilizatorach mają za zadanie podtrzymanie wartości chwilowej napięcia w
przerwach pomiędzy kolejnymi impulsami prądu. Ograniczają wahania napięcia
W układach takich jak silniki elektryczne, układy sterujące – są elementami ograniczającymi
przedostawanie się zakłóceń do sieci elektrycznej i powstawania zakłóceń radiowych.
W układach elektronicznych zapobiegają wahaniom napięcia zasilającego
Generator funkcyjny – urządzenie umożliwiające generowanie przebiegów okresowych o różnych
kształtach w różnych zakresach częstotliwości.
Oscyloskop – przyrząd służący do obserwacji i badania przebiegów zależności między dwiema
wartościami elektrycznymi lub fizycznymi.