background image

Gdynia 01-02-2013 

Robert Kondratjew 

Piotr Mazur 

 

ĆWICZENIE 2 

 

DIODY STABILIZACYJNE 

 
1. CEL I PRZEDMIOT ĆWICZENIA 
 

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z charakterystykami statycznymi i parametrami 

diod stabilizacyjnych (Zenera) oraz zbadanie własności prostego układu stabilizatora napięcia 
zbudowanego z wykorzystaniem diody stabilizacyjnej. Przedmiotem ćwiczenia są krzemowe 
diody stabilizacyjne o równych wartościach napięcia stabilizacji. 
 
3. ZADANIA 
 
3.1. ZADANIA DO WYKONANIA W LABORATORIUM 
 

Pomiary charakterystyk statycznych diod stabilizacyjnych można przeprowadzić w 

układzie, którego schemat ideowy pokazano na rys.2.2. Wówczas rezystor R

1

 pełni rolę 

rezystora zabezpieczającego diodę przed uszkodzeniem. Przy pomiarze tych charakterystyk 
należy odłączyć rezystor R

0

 (dekada rezystancyjna). 

 

 

Rys.2.2. Prosty układ stabilizatora napięcia badany w ćwiczeniu. 

 
3.1.1. W układzie z rys.2.2 zmierzyć charakterystyki statyczne i(u) dwóch diod 
stabilizacyjnych spolaryzowanych zaporowo ze szczególnym uwzględnieniem zakresu 
przebicia. 
3.1.2. Zmierzyć charakterystyki statyczne u

WY

(u

WE

) stabilizatorów napięcia z rys.2.2 ze 

zmierzonymi uprzednio dwiema diodami stabilizacyjnymi. Przyjąć wartości R

1

 = 300 Ω, R

O

 = 

1 k Ω oraz zakres zmian u

WE

 = 0 - 16 V. Następnie należy zmierzyć dla obu stabilizatorów 

charakterystyki u

WY

(R

O

) dla wartości R

1

 = 300 Ω, U

WE

 = 16 V, przyjąć zakres zmian 

rezystancji obciążenia R

O

 od zwarcia (R

0

 = 0) do rozwarcia.

 

 
 
 
 
 
 
 
 

background image

3.2. ZADANIA DO WYKONANIA W DOMU 
3.2.1. Wykreślić na wspólnym wykresie zmierzone w punkcie 3.1.1 charakterystyki statyczne 
i(u) diod stabilizacyjnych. Wyznaczyć graficznie wartości parametrów U

ZO

 oraz r

Z

 modelu 

statycznego tych diod, danego wzorem (2.1).  
 

-40

-35

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0

5

0

2

4

6

8

10

u[V]

i[m

A

]

D1

D2

 

 

W celu wyznaczenia r

z  

korzystamy z zależności: 

i

u

r

Z

 

 
DIODA  1 

u

:  5,18 – 4,86 = 0,32 [V] 

i

 :  35,3 – 7,07 = 28,23 [mA] 

i

u

r

Z

=11,34

]

[  

 

 
DIODA  2 

u

:  7,74 – 7,45 = 0,29 [V] 

i

 :  26,9 – 0,492 = 26,41 [mA] 

i

u

r

Z

=10,98

]

[  

 

 

 
 
 

background image

3.2.2. Wykreślić zmierzone charakterystyki statyczne stabilizatorów u

WY

(u

WE

), a następnie 

znając wyznaczone w poprzednim punkcie wartości parametrów modelu statycznego użytych 
diod, obliczy na podstawie wzoru (2.4) te charakterystyki i wyniki obliczeń nanieść na 
wykresy zawierające wyniki pomiarów. Krótko skomentować istotne różnice między 
wynikami pomiarów i obliczeń. 
W celu obliczenia charakterystyk statycznych należało skorzystać z zależności: 

 

1

1

R

R

    U

   

U

 

)

(U

U

1

z

1

zo

we

we

wy

z

o

R

R

R

R

 

Charakterystyki statyczne 

u

wy

(

u

we

)  dla diody 1: 

0

1

2

3

4

5

6

0

5

10

15

20

Uw e[V]

U

w

y

[V

]

Pomierzone

Policzone

 

Charakterystyki statyczne 

u

wy

(

u

we

)  dla diody 2: 

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

5

10

15

20

Uwe[V]

U

w

y

[V

]

Pomierzone

Policzone

 

background image

3.2.3. Powtórzyć zadanie z punktu 3.2.2. dla zmierzonych i obliczonych charakterystyk 
u

WY

(R

0

) stabilizatorów. 

 

 

 

Charakterystyka statyczna

 u

wy

(R

o

diody 1: 

0

1

2

3

4

5

6

0

200

400

600

800

1000

1200

Ro[Ω]

U

w

y

[V

]

Pomierzone

Policzone

 

 

Charakterystyka statyczna

 u

wy

(R

o

diody 2

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

200

400

600

800

1000

1200

Ro[Ω]

U

w

y

[V]

Pomierzone

Policzone

 

 
 
 

background image

3.4.2. Dla badanych stabilizatorów obliczyć ze wzoru (2.6) wartości współczynnika 
stabilizacji S

u

, a nastepnie porównać wyznaczone wartości tego współczynnika z wartościami 

wyznaczonymi z pomiarów, korzystając z wykresów u

WY

(u

WE

). 

 
Aby wyznaczyć współczynnik stabilizacji należy skorzystać z zależności: 

1

WE

WY

U

U

 

Su 

R

R

z

 

 
Dioda 1: 
R

Z

=11,34 [Ω] 

R

1

=300 [Ω] 

 

 

037

,

0

300

34

,

11

u

S

 

 
 
Δu

WY

=5,15 – 4,94 = 0,21 [V] 

Δu

WE

=16 - 10 = 6 [V] 

 

 

035

,

0

6

21

,

0

V

V

S

u

 

 
 
Dioda 2: 
R

Z

=10,98 [Ω] 

R

1

=300 [Ω] 

 

 

036

,

0

300

98

,

10

u

S

 

 
 
Δu

WY

=7,66 – 7,46 = 0,2 [V] 

Δu

WE

=16 - 10 = 6 [V] 

 

 

033

,

0

6

2

,

0

V

V

S

u

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 

background image

3.2.5. Wyznaczyć wartości rezystancji wyjściowych R

WY

 badanych układów stabilizatorów. 

W tym celu należy na podstawie charakterystyk u

WY

(R

0

) wyznaczyć dla przejętego przedziału 

zmian napięcia wyjściowego Δu

WY

 zmiany prądu wyjściowego Δi

WY

 
Przyrostową rezystancję wyjściową liczymy z : 

WY

WY

WY

I

U

 

 

R

 

zatem : 

o

WY

R

U

WY

I

 

 

 
Dioda 1: 

 

 

 

A

V

I

WY

00515

,

0

1000

15

,

5

1

 

 

 

 

A

V

I

WY

02

,

0

250

5

2

 

 

WY

I

= 0,02 - 0,0515 = 0,015[A] 

WY

U

= 5,15 - 5 = 0,15[V] 

 

 

 

 

10

015

,

0

15

,

0

A

V

R

WY

 

 
 
 
Dioda 2: 

   

 

 

 

A

V

I

WY

00761

,

0

1000

61

,

7

1

 

 

 

 

A

V

I

WY

0249

,

0

300

47

,

7

2

 

 
 

WY

I

=0,0249 - 0,00761 = 0,017[A] 

WY

U

= 7,61 – 7,47 = 0,14[V] 

 
 

 

 

 

24

,

8

017

,

0

14

,

0

A

V

R

WY