Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego nr 3 A

Transkrypt

1 Instrkcja do ćwiczenia laboratoryjnego nr 3 A Temat: Pomiar rezystancji dynamicznej wybranych diod Cel ćwiczenia. Celem ćwiczenia jest poznanie metod wyznaczania oraz pomiar rezystancji dynamicznej (róŝniczkowej) wybranych diod półprzewodnikowych. I. Wymagane wiadomości. 1. Równanie opisjące charakterystykę statyczną diody półprzewodnikowej. 2. Czynniki wpływające na przebieg I(U) w diodach przy polaryzacji zaporowej i w kiernk przewodzenia. 3. Elektryczne schematy zastępcze liniowe diod półprzewodnikowych dla wszystkich zakresów częstotliwości. 4. Interpretacja fizyczna elementów schematów zastępczych. 5. Definicja rezystancji dynamicznej i sposób jej wyznaczania na podstawie charakterystyk. 6. Znajomości metody pomiar rezystancji dynamicznej. II. Wykonanie ćwiczenia. 1. Opis kład pomiarowego. W skład stanowiska pomiarowego wchodzi: przystawka pomiarowa, zasilacz, dwa mierniki napięcia zmiennego (V541) (V, V 2 ), miernik napięcia stałego. Wewnątrz przystawki znajdje się obwód pomiarowy zawierający: źródło prąd stałego, o bardzo dŝej rezystancji, dostarczające prąd I D ; generator sygnał sinsoidalnego o częstotliwości f = 1 khz; elementy bierne: R = 50 Ω, C = 101 µf. Badaną diodę mieszcza się w podstawce wbdowanej na płycie czołowej przystawki. Schemat kład do pomiar rezystancji róŝniczkowej (dynamicznej) przedstawiono na rys. 1. Rezystancję dynamiczną moŝna mierzyć przy ob polaryzacjach diody, t.j. w kiernk przewodzenia lb zaporowym, dla wybranych pnktów pracy.

2 W kładzie moŝna wyróŝnić dwa obwody: stałoprądowy, w którym stala się pnkt pracy diody oraz zmiennoprądowy, przez który przepływa prąd pomiarowy. Rezystancję róŝniczkową diody mierzy się (w pnkcie pracy określonym przez I D oraz U D ) małym sygnałem zmiennym o amplitdzie I << I D. Woltomierz V = moŝliwia kontrolę napięcia stałego U D na diodzie D. (Przez I D oraz U D oznaczono ogólnie prąd i napięcie diody). V 1 R C I D V = U D D V 2 Gen. Rys. 1. Schemat kład do pomiar rezystancji dynamicznej diod półprzewodnikowych. Pomiar rezystancji róŝniczkowej w kładzie przedstawionym na rys. 1. dokonje się metodą pośrednią. Wartość rezystancji róŝniczkowej oblicza się ze wzor: r r 2 d = R = R gdzie R = 50 Ω (1) Przez d oznaczono napięcie zmienne na diodzie, równe róŝnicy napięć ( 2 - ). Prąd zmienny płynący przez diodę określany jest ze stosnk napięcia zmiennego do rezystancji R. 2. Pomiary rezystancji róŝniczkowej wybranych diod. W ćwiczeni przeprowadza się pomiary rezystancji róŝniczkowej spolaryzowanych w kiernk przewodzenia diod: prostowniczej germanowej, krzemowej; ostrzowej DOG16 lb DOG 20 oraz diody Zenera (stabilizacyjnej). Dioda Zenera badana jest równieŝ przy 2

3 polaryzacji zaporowej, w zakresie przebicia. Wszystkie pomiary przeprowadzane są w stalonych pnktach pracy Pomiar rezystancji róŝniczkowej diody spolaryzowanej w kiernk przewodzenia. 1. Dołączyć zasilacz do przystawki pomiarowej zgodnie z zaznaczoną polaryzacją. 2. Dołączyć miernik napięcia stałego U D i mierniki napięć oraz Umieścić badaną diodę D w przystawce pomiarowej zachowjąc właściwy kiernek polaryzacji. 4. Włączyć zasilacz i stawić napięcie zasilania równe 15 V. 5. Przy stawionej najmniejszej wartości prąd I D = I F odczytać wartość napięcia U D = U F i zanotować w tabeli Ustawić wartość sygnał zmiennego 2 na poziomie zgodnionym z prowadzącym zajęcia. 7. Odczytać i zanotować w tabeli wartości napięć oraz 2 z dokładnością do drgiego miejsca po przecink. 8. Ustawić kolejną wartość prąd I F, odczytać wartość napięcia U F i dla poprzednio stalonej wartości napięcia 2 odczytać wartość napięcia. Wyniki odczytów zanotować w tabeli (wedłg wzor Tabela1). 9. Na podstawie zaleŝności (1) obliczyć rezystancję róŝniczkową w poszczególnych pnktach pracy. Uwaga. Przed pomiarami rezystancji róŝniczkowej kaŝdej kolejnej diody naleŝy na przystawce pomiarowej stawić pokrętła reglacji I D oraz napięcia zmiennego w skrajnym, lewym połoŝeni oraz mieścić badaną diodę D w przystawce pomiarowej zachowjąc właściwy kiernek polaryzacji Pomiar rezystancji róŝniczkowej diody Zenera spolaryzowanej w kiernk zaporowym. Rezystancje róŝniczkową diody Zenera bada się przy polaryzacji zaporowej, w zakresie przebicia, dla stalonych wartości prąd stałego I D = I R = I Z. W tym cel naleŝy wykonać niŝej podane czynności. 1. Wykonać polecenia podane w podpnktach (1-4), zawartych w p Przy stawionej najmniejszej wartości prąd I D = I R odczytać wartość napięcia U D = U R i zanotować w tabeli 2. 3

4 3. Ustawić wartość sygnał zmiennego 2 na poziomie zgodnionym z prowadzącym zajęcia. 4. Odczytać i zanotować w tabeli wartości napięć oraz 2 z dokładnością do drgiego miejsca po przecink. 5. Ustawić kolejną wartość prąd I R, odczytać wartość napięcia U R i dla poprzednio stalonej wartości napięcia 2 odczytać wartość napięcia. Wyniki odczytów zanotować w tabeli (wedłg wzor Tabela 2). 6. Na podstawie zaleŝności (1) obliczyć rezystancję róŝniczkową w poszczególnych pnktach pracy badanej diody Zenera. III. Opracowanie wyników. 1. Na jednym kładzie współrzędnych narysować przebiegi rezystancji róŝniczkowej r r w fnkcji prąd I D wszystkich zbadanych diod. 2. Wskazać zakresy charakterystyk, w których zmierzona rezystancja dynamiczna posiada wartości zbliŝone do rzeczywistych. Tabela 1. Pomiar rezystancji róŝniczkowej przy polaryzacji diody w kiernk przewodzenia. I F [ma] U F [V] 2 [mv] [mv] d [mv] r r [Ω] 4

5 Tabela 2. Pomiar rezystancji róŝniczkowej r z diody Zenera przy polaryzacji w kiernk zaporowym. I R [ma] U R [V] 2 [mv] [mv] d [mv] r z [Ω] 5