ELEKTRONIKA – laboratorium 3 / Badanie diod
Transkrypt
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.