Fyzika: Určenie charakteristiky polovodičovej diódy

Téma: polovodiče

Úloha: určenie charakteristiky polovodičovej diódy

Pomôcky: polovodičová dióda, zdroj jednosmerného napätia, miliampérmeter, voltmeter, potenciometer, spínač, ochranný rezistor (51Ω), spojovacie vodiče

Teoretická príprava úlohy: usmerňovací účinok polovodičovej diódy najlepšie vystihuje voltampérová charakteristika diódy. Napätie U na dióde meníme pomocou potenciometra P a meriame voltmetrom. Prúd I, ktorý prechádza diódou, meriame miliampérmetrom. Namerané hodnoty U a I zapisujeme do tabuľky. Nanesením nemeraných hodnôt do grafu získame voltampérovú charakterisiku diódy.
Meriame v dvoch etapách. Najprv meriame časť charakteristiky zodpovedajúcej priepustnému smeru a potom časť zodpovedajúcu závernému smeru. V prvej etape nesmieme prekročiť dovolený maximálny prúd, c druhej etape maximálne dovolené napätie. Tieto hodnoty bývajú pri rozličných typoch diód rôzne. Bývajú v sprievodnom liste diódy. Pri prekročení uvedených medzných hodnôt sa môže dióda zničiť. Ochranný rezistor s elektrickým odporom R má zabrániť prípadnému poškodeniu diódy.

Program riešenia úlohy:
Určenie charakteristiky diódy v priepustnom smere:
1) zostavíme elektrický obvod podľa schémy obr.1a. Spínač necháme nezopnutý.
2) posuvný kontakt potenciometra nastavíme do polohy zodpovedajúcej nulovému napätiu na dióde. Na miliampérmetri nastavíme maximálny rozsah, rozsah voltmetra prispôsobíme napätiu zdroja.
3) po kontrole zapojenia zapneme spínač a prispôsobíme rozsahy prístrojov meraným hodnotám prúdu a napätia.
4) posuvným kontaktom potenciometra zvyšujeme postupne prúd prechádzajúci diódou a pri každej polohe kontaktu potenciometra odčítame údaje meracích prístrojov a zapíšeme ich do tabuľky. Meriame asi desať ráz. Neprekročíme maximálny dovolený prúd!
5) potenciometrom zmenšíme napätie na dióde, vypneme spínač a odpojíme zdroj napätia.
Určenie charakteristiky diódy v závernom smere:
1) zostavíme obvod podľa schémy obr.1b. Pozor, polarita zdroja vzhľadom na diódu je teraz opačná. Spínač necháme nezapnutý.
2) nastavíme maximálny rozsah miliampérmetra. Rozsah voltmetra prispôsobíme dovolenému napätiu na dióde. Posuvný kontakt potenciometra nastavíme do polohy zodpovedajúcej nulovému napätiu na dióde.
3) zapneme spínač a posuvným kontaktom potenciometra opatrne nastavíme napätie na dióde.

Rozsah meracích prístrojov prispôsobíme meraným hodnotám prúdu a napätia.
4) potenciometrom zvyšujte postupne napätie na dióde a pri každej polohe posuvného kontaktu potenciometra odčítame údaje na meracích prístrojoch a zapíšeme ich do tabuľky. Neprekročíme maximálne dovolené záverné napätie diódy!
5) potenciometrom znížime napätie na dióde, vypneme spínač a odpojíme zdroj napätia.


Úlohy:
1) zostavíme tabuľku nameraných hodnôt
2) zostrojíme charakteristiku polovodičovej diódy
3) vysvetlíme výsledky meraní a možnosti praktického využitia polovodičovej diódy
4) z priamkovej časti charakteristiky určíme odpor polovodičovej diódy v priepustnom smere.