Diode semiconductoare
In lucrare sunt masurate caracteristicile statice ale unor diode semiconductoare, rezulatatele fiind comparate cu relatiile analitice teoretice. Este, de asemenea analizata comportarea diodelor in regim dinamic, semnal mic, joasa frecventa.
1) Caracteristicile statice. Polarizarea directa.
|
Dioda |
k |
Rk (kΩ) |
ED (V) |
VD (V) |
ID (mA) |
|
D1 |
1 |
0.026 |
15 |
0.39 |
561 737g61h |
|
1 |
0.026 |
10 |
0.7 |
357 |
|
|
2 |
0.1 |
20 |
0.31 |
196.9 |
|
|
2 |
0.1 |
11 |
0.28 |
107 |
|
|
3 |
1.5 |
11 |
0.16 |
7.22 |
|
|
4 |
10 |
11 |
0.07 |
1.19 |
|
|
5 |
100 |
11 |
0.03 |
0.1 |
|
|
6 |
1000 |
11 |
0.02 |
0.01 |
|
|
7 |
∞ |
11 |
0.01 |
0 |
|
|
D2 |
3 |
1.5 |
11 |
0.7 |
6.86 |
|
4 |
10 |
11 |
0.6 |
1.04 |
|
|
5 |
100 |
11 |
0.46 |
0.1 |
|
|
6 |
1000 |
11 |
0.38 |
0.01 |
|
|
7 |
∞ |
11 |
0.04 |
0 |
Plarizarea inverse.
|
Dioda |
k |
Rk (kΩ) |
VR=-VD (V) |
E'D (V) |
IR=-ID (mA) |
|
D1 |
3 |
1.5 |
1 |
1.13 |
- 1.42 |
|
3 |
1.5 |
2 |
2.2 |
-2.8 |
|
|
4 |
10 |
5 |
6.7 |
-1.17 |
|
|
4 |
10 |
10 |
11.19 |
- 2.1 |
|
|
5 |
100 |
20 |
22.5 |
-0.42 |
|
|
6 |
1000 |
40 |
51.5 |
-0.09 |
|
|
D2 |
4 |
10 |
1 |
1.09 |
- 0.2 |
|
4 |
10 |
2 |
2.07 |
- 0.4 |
|
|
5 |
100 |
5 |
5.04 |
- 0.1 |
|
|
5 |
100 |
10 |
7.03 |
-0.17 |
|
|
6 |
1000 |
20 |
21.62 |
- 0.04 |
|
|
6 |
1000 |
40 |
50.5 |
-0.09 |
Dioda stabilizatoare de tensiune (D3).
|
ED (V) |
k |
Rk (kΩ) |
VZ (V) |
IZ (mA) |
|
20 |
5 |
100 |
2.3 |
0.177 |
|
15 |
100 |
2.2 |
0.128 |
|
|
10 |
100 |
1.9 |
0.081 |
|
|
8 |
100 |
1.7 |
0.063 |
|
|
6 |
100 |
1.4 |
0.042 |
|
|
4 |
100 |
1.2 |
0.028 |
|
|
20 |
4 |
10 |
4.6 |
1.54 |
|
18 |
10 |
4.4 |
1.36 |
|
|
16 |
10 |
4.2 |
1.18 |
|
|
14 |
10 |
4.1 |
0.99 |
|
|
12 |
10 |
3.9 |
0.81 |
|
|
10 |
10 |
3.65 |
0.63 |
|
|
8 |
10 |
3.35 |
0.46 |
|
|
6 |
10 |
2.95 |
0.3 |
Rezistenta interna.
|
Dioda |
k |
Rk (kΩ) |
n |
Rsn (kΩ) |
ED (V) |
VD (V) |
ID (mA) |
Vs (mV) |
Ri (masurat) (kΩ) |
|
D1 |
3 |
1.5 |
4 |
0.98 |
11 |
5 |
200 | ||
|
4 |
10 |
4 |
0.98 |
11 |
5 |
220 | |||
|
5 |
100 |
3 |
9.91 |
11 |
5 |
12.5 | |||
|
6 |
1000 |
2 |
0.09 |
11 |
5 |
5.8 | |||
|
D2 |
3 |
1.5 |
4 |
0.98 |
11 |
5 |
14 | ||
|
4 |
10 |
3 |
9.91 |
11 |
5 |
100 | |||
|
5 |
100 |
2 |
0.09 |
11 |
5 |
30 | |||
|
6 |
1000 |
2 |
0.09 |
11 |
5 |
12 |
Dioda electroluminescenta (LED)
Se conecteaza la borna LED (D4) rezistenta R . Se creste tensiunea de alimentare ED de la zero pana la valoarea la care se observa aprinderea LED-ului. Se calculeaza curentul de prag de iluminare al LED-ului.
Ω este rezistenta inseriata cu
LED-ul
ED = 6
V R3=1.5kΩ 
IpLED=
1.8 mA
Prelucrarea datelor experimentale. Concluzii.
Caracteristicile statice
1. Cu ajutorul datelor din tabelul 1 trasati pe acelasi grafic, la scara liniara,
caracteristicile iD(vD), vD ³ 0 pentru diodele D1 si D2 (iD=50 mA/cm, vD=0.1 V/cm)
2. Determinati pentru fiecare dioda (D1, D2) VP alegand IDM = 200 mA si
e = 0,01.
Vp1=0.56 V
Vp2=0.92 V
3. Explicati faptul ca, la curenti normali de utilizare, tensiunea directa pe
diodele cu siliciu este mai mare decat pe diodele cu germaniu.
Din masuratorile efectuale pe cele doua diode cu semiconductori diferiti Si si Ge se poate observa ca tensiunea directa, VD, este mai mare pentru diodele cu Si pentru ca acesta are o banda interzisa mai larga decit a Ge - EG,Si = 1.12eV si EG,Ge= 0.67eV.
4. Cu ajutorul datelor din tabelul 1 trasati pe acelasi grafic lgiD(vD) pentru diodele D1, si D2 (lgiD=1 cm/decada, vD=0.1 V/cm)
5. Determinati pentru fiecare dioda I0, g si Rs .
|
I0 (mA) |
g (V) |
Rs (W) |
|
|
D1 |
1.02 |
1.2 |
9 |
|
D2 |
1 |
1.6 |
20 |
6. Cu ajutorul datelor din tabelul 2 trasati pe acelasi grafic caracteristicile
iD(vD), vD< 0 pentru diodele D1 si D2 (iD=50 mA/cm, vD=0.1 V/cm)
7. Explicati de ce curentul de saturatie determinat din reprezentarea la scara
logaritmica a caracteristicii directe este mai mic decat curentul invers masurat.
In polarizare inversa curentul invers prin dioda poate sa nu depinda de tensiunea inversa aplicata (diode cu germaniu) sau sa creasca odata cu tensiunea (diode cu siliciu). La o anumita valoare a tensiunii inverse aplicate (tensiunea de stapungere) poate apare efectul Zener sau fenomenul de multiplicare in avalansa care se manifesta printr-o crestere abrupta a curentului.
Dioda stabilizatoare de tensiune
8. Cu datele din tabelul 3 trasati caracteristica iD(vD), vD ³ 0 pentru dioda D3 (iD=50 mA/cm, vD=0.1 V/cm)
Rezistenta interna
10. Pentru valorile curentului ID din tabelul 4 calculati pentru D1 si D2
valoarea teoretica a rezistentei interne Ri(teoretic) cu relatia (1.11).
|
Dioda |
k |
n |
Ri(theoretic) (kΩ) |
|
D1 |
3 |
4 |
0.0078 |
|
4 |
4 |
0.052 |
|
|
5 |
3 |
0.52 |
|
|
6 |
2 |
5.2 |
|
|
D2 |
3 |
4 |
0.01 |
|
4 |
3 |
0.069 |
|
|
5 |
2 |
0.69 |
|
|
6 |
2 |
6.9 |
11. Trasati pe acelasi grafic Ri(masurat)(ID) si Ri(teoretic)(ID) pentru diodele D1 si
D2.
12. Explicati eventualele neconcordante intre valorile masurate si cele teoretice.
Neconcordantele se datoreaza capacitatii parazite a diodei care introduce o rezistenta in plus, dar si erorilor de masura ale aparatelor si altor tipuri de erori care intervin in procesul de masurare.
|
