Laboratorum 4 Dioda półprzewodnikowa



Podobne dokumenty
Tranzystor bipolarny LABORATORIUM 5 i 6

Laboratorum 2 Badanie filtru dolnoprzepustowego P O P R A W A

Dioda półprzewodnikowa

ELEMENTY ELEKTRONICZNE

DIODY PÓŁPRZEWODNIKOWE

ELEMENTY ELEKTRONICZNE

Ćwiczenie nr 123: Dioda półprzewodnikowa

Ćwiczenie C1 Diody. Wydział Fizyki UW

Nazwisko i imię: Zespół: Data: Ćwiczenie nr 123: Półprzewodnikowe złącze p-n

NIEZBĘDNY SPRZĘT LABORATORYJNY

Temat: Zastosowanie multimetrów cyfrowych do pomiaru podstawowych wielkości elektrycznych

POLITECHNIKA ŁÓDZKA INSTYTUT FIZYKI. Temperaturowa zależność statycznych i dynamicznych charakterystyk złącza p-n

Laboratorum 1 Podstawy pomiaru wielkości elektrycznych Analiza niepewności pomiarowych

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego nr 3 A

Ćw. III. Dioda Zenera

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego nr 2

STABILIZATORY NAPIĘCIA I PRĄDU STAŁEGO O DZIAŁANIU CIĄGŁYM Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych

ĆWICZENIE LABORATORYJNE. TEMAT: Wyznaczanie parametrów diod i tranzystorów

LABORATORIUM PODSTAW ELEKTRONIKI DIODY

Badanie diod półprzewodnikowych i elektroluminescencyjnych (LED)

Ćwiczenie - 9. Wzmacniacz operacyjny - zastosowanie nieliniowe

Wydział Fizyki UW (wer a, opracowano z wykorzystaniem materiałów z Pracowni Elektronicznej WF UW) Pracownia fizyczna i elektroniczna dla Inżyn

Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa

PRZEŁĄCZANIE DIOD I TRANZYSTORÓW

Ćwiczenie 01. Temat: Własności diody Zenera Cel ćwiczenia

Detektor Fazowy. Marcin Polkowski 23 stycznia 2008

Bogdan Olech Mirosław Łazoryszczak Dorota Majorkowska-Mech. Elektronika. Laboratorium nr 3. Temat: Diody półprzewodnikowe i elementy reaktancyjne

Politechnika Białostocka

LABORATORIUM PODSTAW ELEKTRONIKI DIODA

Politechnika Białostocka

Pomiar podstawowych wielkości elektrycznych

POLITECHNIKA WARSZAWSKA Wydział Elektryczny Zakład Systemów Informacyjno-Pomiarowych

Własności i zastosowania diod półprzewodnikowych

Laboratorium Przyrządów Półprzewodnikowych Laboratorium 1

BADANIE DIOD PÓŁPRZEWODNIKOWYCH

ELEMENTY ELEKTRONICZNE

LABORATORIUM INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ

BADANIE SZEREGOWEGO OBWODU REZONANSOWEGO RLC

A6: Wzmacniacze operacyjne w układach nieliniowych (diody)

Wzmacniacz tranzystorowy

Laboratorium Przyrządów Półprzewodnikowych test kompetencji zagadnienia

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego nr 4

E104. Badanie charakterystyk diod i tranzystorów

LABORATORIUM ELEKTRONIKI WZMACNIACZ MOCY

Własności i zastosowania diod półprzewodnikowych

Dioda półprzewodnikowa

CEL ĆWICZENIA: Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z zastosowaniem diod i wzmacniacza operacyjnego

Zapoznanie z przyrządami stanowiska laboratoryjnego. 1. Zapoznanie się z oscyloskopem HAMEG-303.

Politechnika Białostocka

Dynamiczne badanie wzmacniacza operacyjnego- ćwiczenie 8

Politechnika Białostocka

Zastosowania nieliniowe wzmacniaczy operacyjnych

Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego nr 11

Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa

TRANZYSTORY BIPOLARNE

Ćwiczenie nr 65. Badanie wzmacniacza mocy

Bierne układy różniczkujące i całkujące typu RC

Systemy i architektura komputerów

Ćwiczenie nr 11. Projektowanie sekcji bikwadratowej filtrów aktywnych

Ćwiczenie - 2 DIODA - PARAMETRY, CHARAKTERYSTYKI I JEJ ZASTOSOWANIE

LABORATORIUM ELEKTRONIKI WZMACNIACZ MOCY

Uniwersytet Pedagogiczny im. Komisji Edukacji Narodowej w Krakowie

ZASADY DOKUMENTACJI procesu pomiarowego

Ćwiczenie 4: Pomiar parametrów i charakterystyk wzmacniacza mocy małej częstotliwości REGIONALNE CENTRUM EDUKACJI ZAWODOWEJ W BIŁGORAJU

Imię i nazwisko (e mail): Rok: 2018/2019 Grupa: Ćw. 5: Pomiar parametrów sygnałów napięciowych Zaliczenie: Podpis prowadzącego: Uwagi:

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego nr 9

Badanie wzmacniacza niskiej częstotliwości

PARAMETRY MAŁOSYGNAŁOWE TRANZYSTORÓW BIPOLARNYCH

Politechnika Białostocka

Badanie własności diód krzemowej, germanowej, oraz diody Zenera

Badanie właściwości multipleksera analogowego

Statyczne badanie wzmacniacza operacyjnego - ćwiczenie 7

spis urządzeń użytych dnia moduł O-01

ELEMENTY ELEKTRONICZNE TS1C

Ćwiczenie 1 LABORATORIUM ELEKTRONIKI POLITECHNIKA ŁÓDZKA KATEDRA PRZYRZĄDÓW PÓŁPRZEWODNIKOWYCH I OPTOELEKTRONICZNYCH

BADANIE TRANZYSTORA BIPOLARNEGO

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego nr 6b

Pracownia Automatyki i Elektrotechniki Katedry Tworzyw Drzewnych Ćwiczenie 1. Połączenia szeregowe oraz równoległe elementów RC

Przetwarzanie A/C i C/A

Pomiar charakterystyk statycznych tranzystora JFET oraz badanie własności sterowanego dzielnika napięcia.

Badanie diody półprzewodnikowej

Wstęp. Doświadczenia. 1 Pomiar oporności z użyciem omomierza multimetru

Przyrządy i Układy Półprzewodnikowe

LABORATORIUM PRZYRZĄDÓW PÓŁPRZEWODNIKOWYCH

Ćwiczenie 1. Parametry statyczne diod LED

WZMACNIACZ OPERACYJNY

Ćwiczenie 7 PARAMETRY MAŁOSYGNAŁOWE TRANZYSTORÓW BIPOLARNYCH

Badanie charakterystyk elementów półprzewodnikowych

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego nr 10

ZŁĄCZOWY TRANZYSTOR POLOWY

Sprawozdanie z zajęć laboratoryjnych: Fizyka dla elektroników 2

UKŁADY PROSTOWNICZE 0.47 / 5W 0.47 / 5W D2 C / 5W

Ćwiczenie: "Mierniki cyfrowe"

Ćwiczenie 3 WPŁYW NASŁONECZNIENIA I TECHNOLOGII PRODUKCJI KRZEMOWYCH OGNIW FOTOWOLTAICZNYCH NA ICH WŁASNOŚCI EKSPLOATACYJNE

Ćwiczenie - 6. Wzmacniacze operacyjne - zastosowanie liniowe

Politechnika Białostocka

Przetwarzanie AC i CA

Ćwiczenie 2a. Pomiar napięcia z izolacją galwaniczną Doświadczalne badania charakterystyk układów pomiarowych CZUJNIKI POMIAROWE I ELEMENTY WYKONAWCZE

Technik elektronik 311[07] Zadanie praktyczne

Transkrypt:

Laboratorum 4 Dioda półprzewodnikowa Marcin Polkowski (251328) 19 kwietnia 2007 r. Spis treści 1 Cel ćwiczenia 2 2 Opis ćwiczenia 2 3 Wykonane pomiary 3 3.1 Dioda krzemowa............................................... 3 3.1.1 Pomiary charakterystyki....................................... 3 3.1.2 Charakterystyka zmierzona oscyloskopem.............................. 6 3.2 Dioda Zenera................................................. 7 3.2.1 Pomiary charakterystyki....................................... 7 3.2.2 Charakterystyka zmierzona oscyloskopem.............................. 10 3.3 Dioda LED.................................................. 11 3.3.1 Charakterystyka zmierzona oscyloskopem.............................. 11 3.3.2 Krytyczna częstotliwość migotania cff................................ 12 4 Podsumowanie 12 5 Bibliografia 12 1

1 Cel ćwiczenia Celem wykonanego ćwiczenia było zapoznanie się z rożnymi rodzajami diod przewodnikowych takimi jak dioda prostownicza krzemowa, dioda detekcyjna germanowa, dioda świecąca LED oraz dioda zenera. Celem ćwiczenia było również wyznaczenie charakterystyk prądowo napięciowych, wyznaczenie napięć przewodzenie i przebicia (dla diody zenera). 2 Opis ćwiczenia Do wykonania ćwiczenia posłużył zestaw diod różnego typu oraz uniwersalna płytka montażowa, która posłużyła do skonstruowania dwóch układów pomiarowych przedstawionych na rysunkach (1) i (2). Rysunek 1: Schemat 1 Rysunek 2: Schemat 2 Układ przedstawiony na schemacie (1) został wykorzystany do pomiarów charakterystyki prądowo napięciowej diody. Układ (2) został wykorzystany do automatycznego wyznaczania charakterystyki prądowo napięciowej diody za pomocą odpowiedniej funkcji oscyloskopu. Pomiary zostały wykonane za pomocą następujących przyrządów: Miernik uniwersalny Brymen 805 Oscyloskop Tektronix TDS1002 Generator funkcyjny Zasilacz W układzie został zastosowany opornik o oporze R = 987, 2 ± 8, 5Ω. Wielkości U d i I d zostały obliczone z następujących wzorów: U d = U gen U r (1) I d = U d R U gen to napięcie generatora mierzone na pierwszym kanale oscyloskopu. U r to napięcie na oporniku mierzone na drugim kanale oscyloskopu. I d to prąd płynący przez diodę. (2) 2

3 Wykonane pomiary 3.1 Dioda krzemowa Dioda krzemowa została zidentyfikowana pomiarem diod miernika uniwersalnego, który wskazał napięcie przewodzenia około 0,55V, które jest charakterystycznym napięciem przewodzenia diody krzemowej. 3.1.1 Pomiary charakterystyki Dioda została wmontowana du układu przedstawionego na schemacie (1). Na wejście układu został wprowadzony sygnał trójkątny z generatora o częstotliwości 100Hz. Za pomocą oscyloskopu zostały zebrane informacje na temat charakterystyki napięcia na diodzie i oporniku. Tak zebrane informacje posłużyły do wyznaczenia charakterystyki diody krzemowej. Tabela (1) zawiera uzyskane pomiary, które zostały przedstawione na wykresie (3) Zebrane dane posłużyły do wyznaczenia charakterystyki prądowej diody krzemowej I d I d zostały wyznaczone z danych zawartych w tabeli (1) na podstawnie wzorów (1) i (2). Wartości U d oraz I d zostały przedstawione w tabeli (2). Zależność I d = f(u d ) dla diody krzemowej ta została ujęta na wykresie (4). = f(u d ). Wartości U d oraz Tablica 1: Tabela pomiarów charakterystyki napięciowej diody krzemowej Pomiar Napięcie na diodzie [V] Napięcie na oporniku [V] 1 0, 000 ± 0, 021 0, 128 ± 0, 027 2 0, 024 ± 0, 022 0, 360 ± 0, 039 3 0, 136 ± 0, 028 0, 600 ± 0, 051 4 0, 328 ± 0, 037 0, 840 ± 0, 063 5 0, 528 ± 0, 047 1, 060 ± 0, 074 6 0, 728 ± 0, 057 1, 300 ± 0, 086 7 0, 944 ± 0, 068 1, 520 ± 0, 097 8 1, 180 ± 0, 080 1, 820 ± 0, 112 Tablica 2: Tabela wyznaczonych wartości U d oraz I d charakterystyki prądowej diody krzemowej Pomiar U d [V] I d [A] 1 0, 1280 ± 0, 0484 0, 00000 ± 0, 00002 2 0, 3360 ± 0, 0612 0, 00002 ± 0, 00002 3 0, 4640 ± 0, 0788 0, 00014 ± 0, 00003 4 0, 5120 ± 0, 1004 0, 00033 ± 0, 00004 5 0, 5320 ± 0, 1214 0, 00053 ± 0, 00005 6 0, 5720 ± 0, 1434 0, 00074 ± 0, 00006 7 0, 5760 ± 0, 1652 0, 00096 ± 0, 00007 8 0, 6400 ± 0, 1920 0, 00120 ± 0, 00008 3

Rysunek 3: Zmiany napięcia na diodzie krzemowej 4

Rysunek 4: Charakterystyka prądowa diody krzemowej 5

3.1.2 Charakterystyka zmierzona oscyloskopem Wykres (5) przedstawia charakterystykę diody krzemowej zmierzoną za pomocą metody wyświetlania XY na oscyloskopie. Z wykresu można odczytać, że napięcie przewodzenia diody krzemowej wynosi około 0,6V. Można również zaobserwować, że charakterystyka zmierzona z pomocą oscyloskopu (wykres (5)) jest zgodna z charakterystyką wyznaczoną za pomocą pomiarów napięć na diodzie i oporniku (wykres (4)) Rysunek 5: Charakterystyka diody krzemowej 6

3.2 Dioda Zenera Dioda zenera została rozpoznana na podstawie pomiaru charakterystyki mierzonej oscyloskopem pracującym w trybie XY. Diodę zenera charakteryzuje występowanie (oprócz napięcia przewodzenia) napięcie przebicia umożliwiające przepływ prądu w kierunku zaporowym (powyżej pewnego napięcia). 3.2.1 Pomiary charakterystyki Dioda została wmontowana du układu przedstawionego na schemacie (1). Na wejście układu został wprowadzony sygnał trójkątny z generatora o częstotliwości 100Hz. Za pomocą oscyloskopu zostały zebrane informacje na temat charakterystyki napięcia na diodzie i oporniku. Tak zebrane informacje posłużyły do wyznaczenia charakterystyki diody zenera. Tabela (3) zawiera uzyskane pomiary, które zostały przedstawione na wykresie (6). Zebrane dane posłużyły do wyznaczenia charakterystyki prądowej diody zenera I d = f(u d ). Wartości U d oraz I d zostały wyznaczone z danych zawartych w tabeli (3) na podstawnie wzorów (1) i (2). Wartości U d oraz I d zostały przedstawione w tabeli (??). Zależność I d = f(u d ) dla diody krzemowej ta została ujęta na wykresie (7). Tablica 3: Tabela pomiarów charakterystyki napięciowej diody zenera Pomiar Napięcie na diodzie [V] Napięcie na oporniku [V] 1 1, 48000 ± 0, 10420 2, 18000 ± 0, 13920 2 1, 23000 ± 0, 09170 1, 95000 ± 0, 12770 3 0, 85300 ± 0, 07285 1, 54000 ± 0, 10720 4 0, 42000 ± 0, 05120 1, 07000 ± 0, 08370 5 0, 07000 ± 0, 03370 0, 59600 ± 0, 06000 6 0, 00000 ± 0, 03740 0, 00000 ± 0, 03740 7 0, 02900 ± 0, 03595 0, 48000 ± 0, 01340 8 0, 13100 ± 0, 03085 1, 47000 ± 0, 03610 9 0, 39700 ± 0, 01755 1, 95000 ± 0, 06010 10 0, 71300 ± 0, 00175 2, 49000 ± 0, 08710 Tablica 4: Tabela wyznaczonych wartości U d oraz I d charakterystyki prądowej diody zenera Pomiar U d [V] I d [A] 1 0, 444 ± 0, 088 0, 000059 ± 0, 000034 2 0, 631 ± 0, 127 0, 000355 ± 0, 000048 3 0, 700 ± 0, 243 0, 001499 ± 0, 000106 4 0, 720 ± 0, 219 0, 001246 ± 0, 000094 5 0, 687 ± 0, 180 0, 000864 ± 0, 000074 6 0, 650 ± 0, 135 0, 000425 ± 0, 000052 7 0, 526 ± 0, 094 0, 000071 ± 0, 000034 8 0, 000 ± 0, 075 0, 000000 ± 0, 000038 9 0, 451 ± 0, 049 0, 000029 ± 0, 000036 10 1, 339 ± 0, 067 0, 000133 ± 0, 000031 11 1, 553 ± 0, 078 0, 000402 ± 0, 000018 12 1, 777 ± 0, 089 0, 000722 ± 0, 000006 7

Rysunek 6: Zmiany napięcia na diodzie zenera 8

Rysunek 7: Charakterystyka napięciowa diody zenera 9

3.2.2 Charakterystyka zmierzona oscyloskopem Wykres (8) przedstawia charakterystykę diody zenera zmierzoną za pomocą metody wyświetlania XY na oscyloskopie. Z wykresu można odczytać, że napięcie przewodzenia diody zenera wynosi około 0,75V a napięcie przebicia wynosi około -1,4V. Można również zaobserwować, że charakterystyka zmierzona z pomocą oscyloskopu (wykres (5)) jest zgodna z charakterystyką wyznaczoną za pomocą pomiarów napięć na diodzie i oporniku (wykres (4)) Rysunek 8: Charakterystyka diody zenera 10

3.3 Dioda LED Dioda LED została rozpoznana na podstawie swojego charakterystycznego wyglądu: przeźroczysta, kulista obudowa ze złączami usytuowanymi z jednej strony obudowy. Ze względu na duże napięcie przewodzenia dioda LED była klasyfikowana przez miernik uniwersalny jako uszkodzona. Do wyznaczenia kierunku przewodzenia i kierunku zaporowego został wykorzystany laboratoryjny zasilacz stało-prądowy. Dioda LED rozpoczynała świecić przy napięciu około 1,8V. Napięcie powyżej 3,8V spowodowało nieodwracalne uszkodzenie diody. 3.3.1 Charakterystyka zmierzona oscyloskopem Wykres (9) przedstawia charakterystykę diody LED zmierzoną za pomocą metody wyświetlania XY na oscyloskopie. Z wykresu można odczytać, że napięcie świecenia (przewodzenia) diody LED wynosi około 1,8V. Rysunek 9: Charakterystyka diody LED 11

3.3.2 Krytyczna częstotliwość migotania cff Dokonano pomiaru częstotliwości, przy której ludzkie oko przestaje dostrzegać migotanie diody. Częstotliwość graniczna wynosiła około 45kHz. Poniżej tej częstotliwości widoczne były błyski diody. Powyżej tej częstotliwość ludzkie oko obserwowało ciągłe świecenie diody. 4 Podsumowanie Wykonane ćwiczenie pozwoliło zapoznać się z różnicami pomiędzy różnymi rodzajami diod. Różnice polegały na różnych napięciach przewodzenia, oraz dodatkowych właściwościach diod: świecenie diody LED, występowanie napięcia przebicia w diodzie zenera. Ćwiczenie pozwoliło również na zapoznanie się z zaawansowanymi funkcjami oscyloskopu, w tym wyświetlanie danych pomiarowych w trybie XY. 5 Bibliografia Do sporządzenia niniejszego raportu wykorzystane zostały wiadomości z następujących prac: John R. Tylor, Wstęp do analizy błędu pomiarowego, Warszawa 1995 Roman Nowak, Statystyka dla fizyków, Warszawa 2002 oraz własnych notatek z wykładu prof. A. Majhofera. 12