AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA 

im. Stanisława Staszica w Krakowie 

WYDZIAŁ INŻYNIERII 

MECHANICZNEJ I ROBOTYKI 

KATEDRA ROBOTYKI I 

MECHATRONIKI 

 

 

 

 

 

Elektronika w mechatronice 

Diody - właściwości, charakterystyki i zastosowanie. 

Sprawozdanie 2 

 

 

 

 

 

Marek Miodunka, Tomasz Strzałka  

Projektowanie Mechatroniczne, WIMiR 

 

 

 

 

Zadanie 1. Charakterystyki diod 

Skonstruowano następujący układ do wyznaczania charakterystyk diod: 

 

Umożliwia  on  wyznaczenie  wszystkich  charakterystyk  podczas  jednej  symulacji. 

Składa  się  z  3  badanych  diod,  trzech  rezystancji  oraz  źródła  napięcia.  Osiągnięte 
charakterystyki  przedstawiono  poniżej:  (charakterystyki  prądowe  i  napięciowe  kolejno  dla 
diody krzemowej, Schottky`ego i Zenera)  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Jak  można  zauważyć,  charakterystyki  diody  krzemowej  i  Schottky`ego  są  bardzo 

podobne.  Różnią  się  jedynie  maksymalnymi  osiąganymi  wartościami  napięcia  i  natężenia 
prądu. Dioda Zenera w kierunku przewodzenia zachowuje się jak normalna dioda, natomiast 
przy polaryzacji zaporowej przewodzi prąd powyżej pewnego napięcia (nazywanego napięciem 
przebicia)  

 

Zmodyfikowano układ w celu badania w dziedzinie czasu. Sygnałem wymuszającym 

jest bipolarny sygnał kwadratowy: 

 

Przebieg napięcia na źródle: 

 

Przebieg napięcia na diodzie krzemowej: 

 

Przebieg napięcia na diodzie Schottky`ego: 

 

Napięcia na diodach w obu przypadkach osiąga wartości tylko nieujemne. W dodatku 

na diodzie Schottky`ego zaobserwowano mniejszy spadek napięcia niż na diodzie krzemowej. 

 

 

Zadanie 2. Prostownik jednopołówkowy 

Skonstruowano układ prostownika jednopołówkowego. Źródło napięciowe ustawiono tak, by 
reprezentowało  standardowe  napięcie  sieciowe  w  Polsce  (częstotliwość  50Hz,  wartość 
maksymalna prądu 325V – RMS 230V ) 

 

Otrzymany wykres prądu na wyjściu: 

 

Zmierzono  wartość  maksymalną  napięcia  na  wyjściu,  która  wynosiła  317V.  Korzystając  ze 

wzoru 

𝑈

𝑅𝑀𝑆

=

𝑈

𝑚𝑎𝑥

2

 obliczono wartość napięcia skutecznego: 158,5V 

 

 

Zmodyfikowano układ, aby otrzymać prostownik dwupołówkowy w układzie mostka Graetza: 

 

Przebieg czasowy napięcia na wyjściu: 

 

Zmierzono  wartość  maksymalną  napięcia,  która  wyniosła  322V,  co  oznacza,  że  wartość 

skuteczna 

𝑈

𝑅𝑀𝑆

=

𝑈

𝑚𝑎𝑥

√2

= 227,69 𝑉  

 

 

Zadanie 3. Zasilacz prądu stałego 

Zaprojektowano  zasilacz  prądu  stałego  na  bazie  prostownika  dwupołówkowego  w  układzie 
mostka  oraz  z  wykorzystaniem  dwóch  diod  zenera.  Założono,  że  napięcie  jest  obniżane 
transformatorem do wartości maksymalnej 80V. 

 

Przebieg napięcia na wyjściu układu: 

 

 

 

Przebieg prądu na kondensatorze filtrującym o pojemności 0,3mF: 

 

Przebieg prądu na kondensatorze filtrującym o pojemności 3nF: 

 

Jak  zauważono,  im  mniejsze  wartości  pojemności  kondensatora  filtrującego,  tym  mniejsze 
prądy  przepływają  przez  układ.  Niestety  wiąże  się  to  z  większym  tętnieniem  napięcia 
wyjściowego dla kondensatorów małej pojemności. 

W celu weryfikacji modelu obliczono napięcie tętnień korzystając ze wzoru: 

𝑈

𝑡𝑝𝑝

=

𝐼

𝑙

2 ∙ 𝑓 ∙ 𝐶

∙ (1 − √

𝑟

𝑤

2 ∙ 𝑅

𝑙

4

) ≈

𝐼

𝑙

2 ∙ 𝑓 ∙ 𝐶

 

 

 

Z wykresu odczytano 

𝑈

𝑡𝑝𝑝

= 1,35 𝑉: 

 

Dla pojemności C=0,3mF i f=50Hz obliczono: 

𝐼

𝑙

= 2 ∙ 𝑈

𝑡𝑡𝑝

∙ 𝑓 ∙ 𝐶 = 2 ∙ 1,35𝑉 ∙ 50𝐻𝑧 ∙ 3 ∙ 10

−4

𝐹 = 40,5𝑚𝐴 

Co pokrywa się z wartością odczytaną z wykresu: 

 

 

 

Wnioski 



  Diody krzemowe,  Schottky`ego i  Zenera mają odmienne charakterystyki.  Dla dwóch 

pierwszych  są  one  zbliżone,  z  korzyścią  mniejszego  spadku  napięcia  dla  diody 
Schottky’ego.  Tylko  dioda  Zenera  pozwala  na  pracę  w  kierunku  zaporowym  po 
przekroczeniu napięcia przebicia. 



  Prostowniki diodowe to układy, które pozwalają na uzyskanie napięcia jednego znaku, 

które po odpowiedniej filtracji jest napięciem stałym. 



 

Napięcie wyjściowe z prostowników charakteryzuje się tętnieniem zależnym od rodzaju 
prostownika i zastosowanej filtracji. Tętnienie jest zjawiskiem wysoce niepożądanym. 



 

Prostownik  w  układzie  mostka  Graetza  pozwala  na  zastosowanie  diod  mniejszych 
mocy, ponieważ diody pracują naprzemiennie przez połowę czasu, dzięki czemu muszą 
wydzielać mniej mocy niż w przypadku pracy ciągłej. 



 

Wartość skuteczna prądu wyjściowego z prostownika dwupołówkowego jest wyższa 
niż z prostownika jednopołówkowego. Ponadto  układ charakteryzuje się mniejszymi 
tętnieniami oraz wyższą sprawnością. 



 

Zasilacze małej mocy można konstruować z wykorzystaniem diod Zenera. Dodatkowy 
kondensator filtrujący pozwala na uzyskanie dość gładkiej charakterystyki napięcia i 
prądu wyjściowego.