Instytut Fizyki oświadczalnej UG Własności i zastosowania diod półprzewodnikowych 1. zas trwania: 6h 2. el ćwiczenia Badanie charakterystyk prądowo-napięciowych różnych typów diod półprzewodnikowych. Montaż i badanie wybranych układów, w których wykorzystywane są diody półprzewodnikowe. 3. Wymagana znajomość pojęć zasada działania diody prostowniczej, Zenera, LE, zasada działania transformatora, połówkowy układ prostujący, dwupołówkowy układ prostujący, układ Greatz a, stabilizator z diodą Zenera, ogranicznik diodowy, wartość średnia, skuteczna, chwilowa, konstrukcja zasilacza bazującego na scalonych stabilizatorach serii 78 i 79. 4. Zadania pomiarowe 4.1. Pomiar charakterystyk prądowo-napięciowych diody. W układzie przedstawionym na rys. 1 pomierzyć charakterystyki diody prostowniczej (1), diody LE (2) i diody Zenera (3) metodą punkt po punkcie. W kierunku przewodzenia należy pamiętać, aby nie został przekroczony maksymalny, nominalny prąd, a w kierunku zaporowym zastosować rezystor 1MΩ tak, aby możliwy był pomiar prądu. W przypadku diody Zenera pomiar należy przeprowadzić również w zakresie polaryzacji wstecznej aż do uzyskania przebicia Zenera. Wyniki pomiarów zanotować w tab. 1, wykreślić charakterystyki diod, zaznaczyć obszary przewodzenia i zaporowy. Porównać i skomentować otrzymane wyniki. 5..9V 5..9V Rys. 1. Układy do pomiaru charakterystyk prądowo-napięciowych diod. J.J. Młodzianowski, 2003 Strona: 1(5)
Instytut Fizyki oświadczalnej UG U we U R I = U R /R Tab. 1. Pomiar charakterystyk diod. 4.2. Ogranicznik diodowy. Zrealizować ogranicznik diodowy o parametrach zadanych przez prowadzącego. Za pomocą oscyloskopu zaobserwować jego działanie. Odrysować oscylogram. Jakie może być zastosowanie takiego układu? A Rys. 2. Układ do pomiaru ogranicznika diodowego. 4.3. Prostownik jednopołówkowy. Zrealizować układy prostowników jednopołókowych pokazany na rys.3. Układy mają być zasilane z transformatora sieciowego. Zaobserwować na oscyloskopie i odrysować przebiegi napięć wejściowego i wyjściowego. UWAGA! Ponieważ transformator ma być zasilany z, w trakcie pomiarów, należy zastosować szczególną ostrożność. Rys. 3. Prostownik jednopołówkowy. 4.4. Prostownik dwupołówkowy w układzie Greatz a Zrealizować układ prostownika dwupołówkowego pokazany na rys. 4. Zaobserwować na oscyloskopie i odrysować przebiegi napięcia wejściowego i wyjściowego. Zwrócić uwagę na J.J. Młodzianowski, 2003 Strona: 2(5)
Instytut Fizyki oświadczalnej UG wzajemne zależności czasowe przebiegów. UWAGA! Ponieważ transformator ma być zasilany z, w trakcie pomiarów, należy zastosować szczególną ostrożność. Rys. 4. Prostownik dwupołówkowy w układzie Greatz a. 4.5. Prostownik z obciążeniem o charakterze pojemnościowym. Zrealizować układy prostowników z filtrem pojemnościowym i obciążeniem R 0 przedstawione na rys. 5. Zmieniając wartości filtru pojemnościowego przy stałej wartości rezystora R 0 zmierzyć tętnienia i napięcie wyjściowe. ołączając kondensator elektrolityczny należy pamiętać o jego poprawnej polaryzacji. Wyniki zanotować w tab. 2. Określić różnice między prostownikiem jedno i dwu połówkowym. UWAGA! Ponieważ transformator ma być zasilany z, w trakcie pomiarów, należy zastosować szczególną ostrożność. Rys. 5. Prostowniki z filtrem pojemnościowym. 1µF 10µF 100µF U A tętnień (2kΩ) U WY (2kΩ) U A tętnień (10kΩ) U WY (10kΩ) Tab. 2. Pomiar tętnień prostowników. 4.6. Podwajacz napięcia. Zrealizować podwajacz napięcia pokazany na rys. 6, wyjaśnić i sprawdzić jego działanie. UWAGA! Ponieważ transformator ma być zasilany z, w trakcie pomiarów, należy J.J. Młodzianowski, 2003 Strona: 3(5)
Instytut Fizyki oświadczalnej UG zastosować szczególną ostrożność. Wy Rys. 6. Podwajacz napięcia. 4.7. Potrajacz napięcia. Zrealizować potrajacz napięcia pokazany na rys. 7, wyjaśnić i sprawdzić jego działanie. UWAGA! Ponieważ transformator ma być zasilany z, w trakcie pomiarów, należy zastosować szczególną ostrożność. Wy Rys. 7. Potrajacz napięcia. 4.8. Stabilizator na diodzie Zenera. Zrealizować i sprawdzić działanie układu stabilizatora na diodzie Zenera pokazany na rys. 8. Na wejście układu należy podać z generatora stały sygnał U o z nałożonym sygnałem zmiennym o niewielkiej amplitudzie U i. R U Rys. 8. Stabilizator na diodzie Zenera. J.J. Młodzianowski, 2003 Strona: 4(5)
Instytut Fizyki oświadczalnej UG 4.9. Stabilizator scalony 78xx. W układzie jak na rys. 9 zmierzyć charakterystykę prądowo-napięciową stabilizatora LM7805. Na wejście układu należy podać z generatora stały sygnał U o z nałożonym sygnałem zmiennym o niewielkiej amplitudzie U i. Porównać napięcia tętnień na wejściu i wyjściu stabilizatora scalonego i na diodzie Zenera. Wyciągnąć wnioski. U 7805 Rys. 9. Scalony stabilizator LM7805. 4.10. Zasilacz kalkulatorowy. Zaprojektować i zrealizować i sprawdzić działanie układu zasilacza kalkulatorowego, którego schemat przedstawiony jest na rys. 10. UWAGA! Ponieważ transformator ma być zasilany z, w trakcie pomiarów, należy zastosować szczególną ostrożność. 7805 Rys. 10. Zasilacz kalkulatorowy ze stabilizatorem LM7805. 5. Przyrządy Zasilacz, transformator, generator, miernik uniwersalny, oscyloskop. 6. Literatura P.Horowitz, W.Hill, Sztuka elektroniki, WKŁ 1995, ISBN 83-206-1128-8, Tom 1, str.55-64. R.Śledziewski, Elektronika dla fizyków, PWN 1982, ISBN 83-01-04076-9, str.32-36, 55-62, 228-235. J.J. Młodzianowski, 2003 Strona: 5(5)