background image

 

Projekt "Modernizacja oferty kształcenia zawodowego w powiązaniu z potrzebami lokalnego/ 

regionalnego rynku pracy" współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego 

Funduszu Społecznego. 

1 z 4 

 

Instrukcja do ćwiczenia 5 

Dział – Pomiary wielkości elektrycznych. 

Temat: Badanie diody – charakterystyka prądowo napięciowa. 

Cel ćwiczenia: poznanie sposobu wyznaczenia charakterystyki diody. 

I. 

Wprowadzenie  

 Dioda  jest  elementem  półprzewodnikowym  i  aby  wyjaśnić  jej  działanie  musiałbyś  poznać 
budowę  złącza  p-n,  a  tutaj  kłania  się  fizyka  ciała  stałego.  Żeby  można  było  skorzystać  z 
właściwości diody nie jest to niezbędne. 
 

Dioda podobnie  jak elementy, RLC  jest elementem dwukońcówkowym,  biernym  lub 

jak  kto  woli  -  pasywnym,  ale  w  odróżnieniu  od  nich  jest  elementem  nieliniowym. 
W przypadku diody  nie  ma zastosowania prawo Ohma, ale za to ma ona  bardzo pożyteczną 
cechę, a mianowicie prąd może przez nią płynąć tylko w jednym kierunku. 
 

 

rys. 5.1 Symbol diody. 

 
 

Symbol graficzny diody przedstawiony jest na rys. 5.1, jak widać jest on podobny do 

strzałki,  która  w  tym  przypadku  wyznacza  kierunek  przepływu  prądu  przez  diodę. 
 

Wyprowadzenie  diody  A  jest  nazywane  anodą,  a  wyprowadzenie  K  jest  nazywane 

katodą.  Jeżeli  do  anody  diody  doprowadzi  się  napięcie  dodatnie  względem  katody,  czyli 
U

AK

>0 to będzie ona spolaryzowana w kierunku  przewodzenia  i prąd popłynie od anody do 

katody.  W przypadku, gdy  napięcie U

AK

<0 dioda  jest spolaryzowana zaporowo  i prąd przez 

nią  nie płynie. Tak naprawdę to płynie tak zwany prąd wsteczny, ale  jest on zwykle o kilka 
rzędów  mniejszy  niż  prąd  przewodzenia,  dlatego  przyjmuje  się,  że  jest  on  równy  zeru. 
Oczywiście  tak  jest  do  czasu,  gdy  napięcie  zaporowe  nie  przekroczy  pewnej  granicy  tak 
zwanego  napięcia  przebicia,  a  wówczas  popłynie  prąd  porównywalny  z  prądem  w  kierunku 
przewodzenia.  Zwykle  powoduje  to  uszkodzenie  diody,  chyba,  że  mamy  do  czynienia  ze 
specjalnym rodzajem diody tak zwanej diody Zenera, w której wykorzystywana jest napięcie 
przebicia do stabilizacji (inna nazwa takiej diody to stabilizator). 
 
Charakterystyka diody 
 

Na  rys.  5.2  przedstawiona  jest  charakterystyka  diody  I

D

=I

D

(U

AK

).  Jak  widać  na 

rysunku  już  przy  bardzo  małych  napięciach  U

AK

  (jest  to  napięcie  na  diodzie)  prąd  płynący 

przez diodę I

D

 (prąd przewodzenia) bardzo mocno wzrasta do dużych wartości. Tak jak każdy 

element dioda ma również swoje parametry graniczne, których nie można przekroczyć bez jej 
uszkodzenia.  Dlatego  prąd  przewodzenia  diody  nie  może  przekroczyć  jej  prądu 
maksymalnego I

Fmax

. Napięcie przewodzenia diody U

F

 określa się przy prądzie przewodzenia 

I

F

=0,1·I

Fmax

.  Dla  diody  germanowej  Ge  (diody  mogą  być  zbudowane  z  różnych 

background image

 

Projekt "Modernizacja oferty kształcenia zawodowego w powiązaniu z potrzebami lokalnego/ 

regionalnego rynku pracy" współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego 

Funduszu Społecznego. 

2 z 4 

 

półprzewodników)  napięcie  to  zawiera  się  w  zakresie  od  0,2V  do  0,4V,  a  dla  diody 
krzemowej Si - od 0,5V do 0,8V. 

 

rys. 5.2 Charakterystyka diody. 

Wzór matematyczny określający charakterystykę diody: 

  

 

 

 

(5.1) 

gdzie: 
          - I

S

 jest teoretycznym prądem wstecznym, 

      - m jest współczynnikiem korekcyjnym i wynosi od 1 do 2, 
      - U

T

=kT/q jest potencjałem elektrokinetycznym. 

 
Potencjał ten w temperaturze normalnej (pokojowej) wynosi:

  

 =

 

 

(5.2) 

 
 

Charakterystyki diody krzemowej i germanowej przedstawione na rys. 5.3 powstały na 

podstawie przedstawionego wyżej wzoru. 
 

Typowe dane dla diody germanowej i krzemowej wynoszą: 

          - dioda krzemowa     I

S

=10 pA,     mU

T

=30 mV,   I

Fmax

=100 mA 

          - dioda germanowa   I

S

=100 nA,   mU

T

=30 mV,   I

Fmax

=100 mA. 

 
 

Z  charakterystyki  można  odczytać  wartości  napięcia  przewodzenia  U

F

  dla  prądu 

przewodzenia  I

F

=0,1·I

Fmax

.  Dla  diody  germanowej  napięcie  przewodzenia  jest  równe  0,35V,  

a dla diody krzemowej 0,62V. 

 

Rys. 5.3 Charakterystyka diody w kierunku przewodzenia. 

II.  Treść zadania. 

Wyznaczyć charakterystykę  prądowo - napięciową diody prostowniczej . Dokonując pomiaru 
nie przekraczaj wielkości znamionowych diody prądu przewodzenia, napięcia wstecznego. 

background image

 

Projekt "Modernizacja oferty kształcenia zawodowego w powiązaniu z potrzebami lokalnego/ 

regionalnego rynku pracy" współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego 

Funduszu Społecznego. 

3 z 4 

 

Badając  diodę  w  kierunku  przewodzenia  należy  regulować  napięcie  od  0  do  ok.  1,5  V  
w  zakresie  od  0  do  0,7  co  0,1  V.  dokonując  pomiaru  w  kierunku  wstecznym  napięcie 
regulujemy od 0 do 30 V  co 5 V. Parametry diody:  1N4007/DO-35 
 Vrrm=1000V, Irrm=50uA,  Vfm@If=1.1@1000 
Sposób postępowania: 

1. 

Zapoznać się z treścią zadania i parametrami diody.  

2. 

Zapoznaj się z przyrządami i elementami używanymi w ćwiczeniu. 

3. 

Uzupełnij w sprawozdaniu wykaz elementów (wpisz numery seryjny, zakresy i dane 
znamionowe). 

4. 

Połącz układ a pomiarowy zgodnie ze schematem. 

5. 

Dokonaj ustawienia elementów i zakresów pomiarowych. 

6. 

Zgłoś gotowość do wykonania pomiarów. 

7. 

Włącz zasilanie, dokonaj korekt ustawień (np. zakresu) i przejdź do odczytów. 

8. 

Zapisz w tabeli odczytane wielkości. 

9. 

Oblicz pozostałe wielkości tabeli. 

10. 

Rozłącz układ i posprzątaj stanowisko. 

11. 

Wyciągnij wnioski i wpisz je do sprawozdania. 

12. 

Wyślij sprawozdanie na serwer. 

 

 

III. Sprawozdanie z przeprowadzonego ćwiczenia. 

1. 

Schemat układu pomiarowego. 

A)  Kierunek przewodzenia  

 

B)  Kierunek wsteczny 

 

 
 

background image

 

Projekt "Modernizacja oferty kształcenia zawodowego w powiązaniu z potrzebami lokalnego/ 

regionalnego rynku pracy" współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego 

Funduszu Społecznego. 

4 z 4 

 

2. 

Wykaz elementów 

 

3. 

Tabela pomiarowa 

A)  Kierunek przewodzenia 

Lp. 

Uf 

If 

[  ] 

[  ] 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  

B)  Kierunek wsteczny 

Lp. 

Ur 

Ir 

[  ] 

[  ] 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. 

Charakterystyka prądowo- napięciową 

 

 

5. 

Uwagi i wnioski