1. Badanie diody prostowniczej

1. W kierunku przewodzenia

Dioda krzemowa:
UF	[V]	0,000	0,450	0,600	0,650	0,700	0,730	0,740	0,770	0,790	0,800
IF	[mA]	0,000	0,000	3,700	10,000	24,200	45,800	60,100	100,400	151,600	197,700
Dioda germanowa:
UF	[V]	0,000	0,060	0,130	0,290	0,340	0,470	0,500	1,100	1,360	1,550
IF	[mA]	0,000	0,000	0,060	0,550	0,750	1,700	5,030	9,500	14,500	18,900

2. W kierunku zaporowym

Dioda krzemowa:
UR	[V]	0,000	1,000	1,430	2,500	4,700	9,180	16,700	20,400	22,900	29,400
IR	[μA]	0,000	0,000	0,100	0,200	0,400	0,800	1,600	2,000	2,200	2,900
Dioda germanowa:
UR	[V]	0,000	0,020	0,037	0,500	2,150	4,000	5,820	12,500	20,600	29,600
IR	[μA]	0,000	0,060	1,000	2,000	3,000	4,000	5,000	10,500	21,300	47,500

3. Wnioski:

Diodę prostowniczą oznaczamy na schematach symbolem:

Generalnie możemy je podzielić ze względu na:

Moc:

• małej mocy <1 [W]

• średniej mocy 1÷ 10 [W]

• dużej mocy > 10 [W]

Gdzie moc wydzieloną na diodzie wyznaczamy ze wzoru:

Użyty materiał:

• krzemowe

• germanowe

Diody krzemowe charakteryzują się małym prądem wstecznym i stosunkowo dużym prądem przewodzenia. Spadek napięcia na diodzie krzemowej waha się w granicach 0,6÷0,8 V. Głównym zastosowaniem diod krzemowych są układy prostownicze:

oraz ograniczniki napięcia, w których wykorzystuje się spadek napięcia na diodzie.

Diody germanowe są natomiast wykorzystywane rzadziej, ponieważ dużo łatwiej jest je uszkodzić. Charakteryzują się małym spadkiem napięcia, ale jednocześnie daleko im do ideału diody, ponieważ prąd wsteczny jest większy niż w diodach krzemowych. Praktycznie wyparte przez diody krzemowe z układów mocy, może mieć zastosowanie w układach bardzo małej mocy.

Ogólnie można przyjąć, że diody działają dla prądu tak jak jednokierunkowy zawór, pozwalają płynąć prądowi tylko w jednym kierunku.

Do najważniejszych parametrów diod prostowniczych należą:

• Dopuszczalne napięcie wsteczne U_Rmax

• Dopuszczalny prąd w kierunku przewodzenia I_Fmax

• Napięcie progowe U_T0 wynoszące dla diod krzemowych ok. 0,7 V a dla germanowych 0,2 V

Przekroczenie któregoś z w/w parametrów skutkuje nieodwracalnym zniszczeniem diody.

2. Badanie diody Zenera

1. W kierunku przewodzenia

UF	[V]	0,000	0,550	0,690	0,760	0,790	0,810	0,820	0,825	0,830	0,832
IF	[mA]	0,000	0,000	0,350	4,700	11,600	20,200	28,600	37,400	44,000	49,600

2. W kierunku zaporowym

UR	[V]	0,000	1,000	3,000	5,000	7,000	7,190	7,950	8,000	8,100	8,250
IR	[mA]	0,000	0,000	0,000	0,000	0,000	0,080	0,820	6,250	13,200	26,700

3. Wnioski:

Diodę Zenera oznaczamy na schematach symbolem:

Dioda Zenera jest szczególnym rodzajem diody, ponieważ pracuje w kierunku zaporowym. W kierunku przewodzenia zachowuje się podobnie jak dioda prostownicza, krzemowa, natomiast w kierunku zaporowym może przewodzić prąd nawet po przebiciu złącza P-N.

Dioda Zenera wykorzystuje zjawisko Zenera polegające na znacznym wzroście prądu w kierunku zaporowym po przekroczeniu określonego napięcia (napięcia Zenera) najczęściej na poziomie koło 6 V (przy moich pomiarach było to 7,19 V). Później zauważamy zjawisko przebicia lawinowego (od 8 V), które charakteryzuje się dużym wzrostem prądu przy małym wzroście napięcia.

Podobnie zachowuje się krzemowa dioda prostownicza, jednak przebicie złącza PN czyni ją całkowicie nieużyteczną. Ponadto dla diod Zenera napięcie przebicia jest dokładnie ustalone (z ok. 5% tolerancją).

Podstawowym zastosowaniem diody Zenera jest źródło napięcia odniesienia, ponadto używana bywa do przesuwania poziomów napięć, jako element zabezpieczający i przeciwprzepięciowy (transil). Używana była również jako element stabilizujący napięcie, ale zostaje wyparta przez scalone stabilizatory napięcia

Do najważniejszych parametrów należą:

• Napięcie stabilizacji U_Z najczęściej (3÷1000) V

• Współczynnik stabilizacji:
  ~100

3. Badanie diody LED

1. W kierunku przewodzenia

UF	[V]	0,000	1,700	1,720	1,860	2,000	2,050	2,150	2,180	2,250	2,310
IF	[mA]	0,000	0,000	0,200	3,000	8,600	11,900	12,500	20,300	24,500	28,800

2. W kierunku zaporowym

UR	[V]	0,000	0,400	0,800	1,400	1,420	2,440	3,400	3,940
IR	[mA]	0,000	0,000	0,000	0,000	0,010	0,020	0,030	0,030

3. Wnioski:

Diodę Zenera oznaczamy na schematach symbolem:

Dioda LED (Light Emitting Diode) jest diodą elektroluminescencyjną, tzn. świecącą. Emituje ona światło z zakresu od podczerwieni do nadfioletu.

Głównym materiałem, z którego buduje się diody jest arsenek galu (GaAs), natomiast różne barwy uzyskuje się przez domieszkowanie. Diody świecą w kolorach: białym, żółtym, zielonym, czerwonym, niebieskim, pomarańczowym a ponadto rozróżniamy dioty podczerwone i ultrafioletowe charakteryzujące się znaczną zawartością składowej nadfioletowej w emitowanym świetle.

Diody LED używane są najczęściej jako sygnalizatory optyczne, ponadto diod IR (świecących w paśmie podczerwonym) używa się powszechnie jako nadajników w pilotach sprzętu RTV, urządzeniach alarmowych itp.

Szczególnym rodzajem diod LED są diody laserowe emitujące bardzo spójne i ukierunkowane światło,

wykorzystywane powszechnie w telekomunikacji (nadajniki dla światłowodów) i urządzeniach optycznych np. odtwarzacze CD.

Do najważniejszych parametrów diod LED należą:

• Dopuszczalne napięcie wsteczne U_R

• Maksymalny prąd przewodzenia I_F

• Długość fali emitowanego światła λ

• Kąt świecenia α

• Napięcie progowe U_T0

4. Badanie przebiegu napięcia na odbiorniku w prostowniku półfalowym

1. Schemat pomiarowy:

2. Obraz na oscyloskopie

3. Wnioski:

Prostownik półfalowy pozwala na przepływ prądu przez odbiornik tylko w jednym kierunku, przerywając obwód, gdy jest spolaryzowany przeciwnie. Częściej jednak stosuje się prostowniki całookresowe, ze względu na dużo większą sprawność, gdyż pozwalają one na zamienienie przebiegu przemiennego na przebieg zmienny, w którym polaryzacja zacisków jest stała, natomiast zmienia się tylko wartość napięcia między zaciskami.

Należy również pamiętać że za prostownikiem jednopołówkowym (półfalowym) częstotliwość zmian napięcia jest taka sama jak przed prostownikiem. W prostowniku dwupołówkowym (całofalowym, pełnookresowym) częstotliwość zmian napięcia za prostownikiem jest dwukrotnie większa niż przed nim.

5. Inne uwagi

1. Rezystancja statyczna i dynamiczna diody na podstawie krzemowej diody prostowniczej:

2. Porównanie charakterystyk diod:

Charakterystyki diod w kierunku przewodzenia

Charakterystyki diod w kierunku zaporowym

Charakterystyki diod w kierunku zaporowym

Umieszczenie charakterystyki diody Zenera na jednym wykresie mija się z celem, ponieważ prąd wsteczny diody Zenera jest o rząd wielkości większy niż pozostałych

1

A

K

K

A

A

K

---