AKADEMIA TECHNICZNO-ROLNICZA

w BYDGOSZCZY

WYDZIAŁ TELEKOMUNIKACJI I ELEKTROTECHNIKI

LABORATORIUM ELEMENTÓW I UKŁADÓW ELEKTRONICZNYCH

ZAKŁAD PODSTAW

ELEKTRONIKI

SPRAWOZDANIE Z ĆWICZENIA NR 1

Temat ćwiczenia:

Diody stabilizacyjne

Autor sprawozdania: Piotr Żabiński Grupa ćwiczeniowa: C1

Dąbrowski Paweł

Sobota Łukasz

Żabiński Piotr

Data wykonania ćwiczenia 20.X.2004

Ocena za sprawozdanie

Data przyjęcia sprawozdania ……………………..

…………………………

1. Cel ćwiczenia

Zapoznanie się z niektórymi parametrami diod stabilizacyjnych, sposobem określania tych parametrów oraz zastosowaniem w najprostszym układzie stabilizatora napięcia.

2. Pomiar charakterystyk diod stabilizacyjnych

2. 1. 1. Układ pomiarowy

2. 1. 2. Tabela pomiarów Ι_F=f(U_F)

Dioda D1
Lp.		1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
U	V	0	3,54	5,3	7,12	10,6	13,4	16,07	18,79	22,58	25,3
UF	V	0	0,7	0,71	0,72	0,73	0,74	0,74	0,75	0,76	0,76
IF	mA	3	5	7	11	14	17	20	24	27	30
Dioda D2
Lp.		1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
U	V	0	3,4	5,2	7,9	10,6	13,4	16,07	18,73	20,69	25,33
UF	V	0,64	0,66	0,67	0,68	0,69	0,69	0,69	0,69	0,7	0,7
IF	mA	0	3	5	8	11	14	17	20	22	27

2. 1. 3. Tabela pomiarów Ι_R=f(U_R)

Dioda D2
Lp.		1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
U	V	0	2,9	5,06	7,07	7,92	8,58	9,99	10,46	11,23	13,55	16,39	19,04	21,88	25,27
UR	V	0	2,79	4,75	6,64	7,92	8,57	9,98	10,45	11,22	11,02	11,11	11,17	11,27	11,28
IR	mA	0	0	0	0	0,05	0,11	0,28	0,42	1,59	2	5	8	11	14,7

2. 2. 1. Układ pomiarowy

2. 2. 2. Tabela pomiarów U_S =f(I_S)

Lp.	Dioda D2 ; U=15V			Dioda D2 ; U=20V
		US	IS	R	US	IS	R
		V	A	k	V	A	k
1	11,78	0,00115	10000	11,91	0,00133	9000
2	11,78	0,00294	4000	11,91	0,00596	2000
3	11,77	0,01179	1000	11,91	0,01982	600
4	11,78	0,01681	700	11,88	1,96	6
5	11,72	1,45	8	11,77	5,86	2
6	11,51	3,78	3	10,58	10,54	1
7	8,1	7,74	1	9,46	11,77	0,8
8	6,82	9,14	0,7	8,59	12,51	0,7
9	5,69	10,41	0,5	7,59	13,34	0,6
10	3,8	12,5	0,3	7,18	14,29	0,5
11	1,53	15	0,1	5,04	16,66	0,3
12				2,03	19,96	0,1

2. 2. 3. Tabela pomiarów U_S=f(U) przy R=910 Ω i R_d=2,5 kΩ

Dioda D2 ; Rd=2,5k
Lp.		1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
U	V	0	2,24	4,67	7,32	10,26	12,27	15,3	17,34	20,01	22,74	25,08
US	V	0,145	1,65	3,34	5,39	7,55	9,05	11,28	11,68	11,73	11,76	11,81

3. Wykresy

3. 1. Wykres I_f=f(U_f) dla diody D1 i D2

3. 2. Wykres I_R=f(U_R) dla diody D2

3. 2. Wykres U_S=f(I_S) dla D2 przy napięciu zasilającym U=15 V i U=20 V

3. 2. Wykres U_S=f(U) dla D2 przy (R_d=2,5 k)

3. Opracowanie wyników

Rezystor R stosuje się dla ograniczenia maksymalnego prądu płynącego przez diodę. Rezystor ten należy dobrać w ten sposób, aby przy braku obciążenia (maksymalny prąd diody) moc wydzielona na diodzie była nieco mniejsza niż to wynika z mocy admisyjnej elementu.

3. 1. Obliczanie rezystancji statycznych i dynamicznych

3. 1. 1. Przykładowe obliczenia dla diody D2 w stanie zaporowym

3. 1. 1. Przykładowe obliczenia dla diody D1 w stanie przewodzenia

3. 1. 1. Przykładowe obliczenia dla diody D2 w stanie przewodzenia

3. 2. Przybliżone określenie min. i max. prądu stabilizacji diody

D1 D2

3.3.Przybliżone określenie min i max prądu stabilizacji diody

D1 D2

I_Rmin=8mA I_Rmin=4 mA

I_max=53mA I_Rmax=17mA

3.4.Określenie napięcia stabilizacji badanych diod

U_S1 =3,7 V U_S2 =12 V

3.5 Obliczenie współczynnika stabilizacji wybranego punktu pracy diody D1:

3.6 Obliczanie rezystancji wyjściowej oraz sprawności energetycznej stabilizatora z diodą D1:

Maksymalny prąd, jaki można pobierać z układu przy wahaniach od 20 do 15V dla diody D1 wynosi ok. 1,6 mA; dla diody D2 wynosi ok. 1,8 mA .

Wnioski:

• Maksymalny prąd, jaki można pobierać z układu przy wahaniach od 20 do 15V dla diody D1 wynosi ok. 1,6 mA; dla diody D2 wynosi ok. 1,8 mA .

• Maksymalna wartość prądu Ι_smax, przy której dioda może pracować jest ograniczona jej mocą dopuszczalną P_max.

• Napięcie stabilizacji jest głównym parametrem diody zenera jest to wartość katalogowa.

• Dioda stabilizacyjna charakteryzuje się tym że wykorzystuje się jej charakterystykę w kierunku zaporowym oraz zjawisko przebicia.

• Właściwości stabilizacyjne diody wynikają z faktu, iż spadek napięcia na diodzie w obszarze przebicia zwany napięciem stabilizacji praktycznie nie zależy od prądu płynącego przez diodę.

• Dioda jest lepsza im bardziej ma stromą charakterystykę w kierunku zaporowym, gdyż napięcie stabilizowane w mniejszym stopniu zależy od prądu płynącego przez diodę.

• Rezystancja dynamiczna diody zenera jest na tyle mała, że w rozważaniach przybliżonych często przyjmuje się, iż napięcie stabilizacji jest stałe (niezależne od prądu), równe wartości napięcia zenera.

Przykładowe obliczenia dla diody drugiej:

⇑ kierunek zaporowy

3.3.Przybliżone określenie min prądu stabilizacji diody:

I_Rmin=0,88mA

3.4.Określenie napięcia stabilizacji badanych diod

U_S1 =3,5 V U_S2 =11,9

Maksymalny prąd, jaki można pobierać z układu przy wahaniach od 20 do 15V

dla diody 1 wynosi ok. 6mA; dla diody 2 wynosi ok. 4,5 mA

Są to wartości przybliżone. Diody produkuje się na znormalizowane napięcia zgodne z tzw. typoszeregiem diodowym. Znajomość tego szeregu umożliwiłaby dokładne sklasyfikowanie diody.

6