آزمایش 2: تعيين مشخصات دیود پيوندي PN هدف در اين آزمايش مشخصات ديود پيوندي PN را بدست آورده و مورد بررسي قرار مي دهيم. وسايل و اجزاي مورد نياز ديودهاي 1N4002 1N4001 1N4148 و يا 1N4004 مقاومتهاي.100KΩ,10KΩ,1KΩ,560Ω,100Ω,10Ω منبع تغذيه اسيلوسكوپ فانكشن ژنراتور بردبورد مولتي متر و سيم. پيش گزارش 1. مدار زير را در نظر بگيريد: شکل 1-0 الف( مشخصه انتقال ( نمودار تغييرات ب( منحني مشخصه تقريبي ديود ( V O بر حسب V in I D بر حسب V D ) را رسم كنيد. ) را رسم كنيد. مقدار معكوس شيب نمودار در نقطه كار را بدست آوريد. اين مقدار مقاومت ديناميكي ديود ناميده مي شود. ج( فرض كنيد ولتاژ ورودي يك سيگنال سينوسي با دامنه 6 ولت و فركانس 1 كيلوهرتز باشد. با در نظر گرفتن ولتاژ 6.6 ولت به عنوان ولتاژ آستانه هدايت ديود (v V ) شكل =γ 0.6 موج ولتاژ خروجي O(t) V را رسم كنيد.
2. مدار زير را در نظر بگيريد. اين مدار را مي توان به عنوان يكسوكننده ولتاژ به كار برد اگرچه براي عملكرد صحيح مدار مي بايست اثر مقاومت بار را در نظر گرفت. ( ولتاژ آستانه هدايت ديودها را برابر با 6.6 ولت و مقاومت R L را برابر با 1kΩ فرض كنيد( شکل 2-0 الف( مشخصه انتقال ( نمودار تغييرات V O بر حسب V in ) را بدون در نظر گرفتن مقاومت R L و با در نظر گرفتن مقاومت R L بطور جداگانه رسم كرده و دو نمودار را با يكديگر مقايسه كنيد و توضيح دهيد كه آيا اين مدار براي بارهاي بزرگ مناسب است يا خير (Vin = 0V to 8V) 3. مدار زير را در نظر بگيريد: شکل 3-0 مدار ضرب کننده الف( شكل موجهاي V O و V 2 را با توجه به ولتاژ ورودي داده شده رسم كنيد.
ب( چند دوره تناوب براي رسيدن ولتاژ V O شکل 4-0 نمودار ولتاژ سینوسی ورودی به مقدار نهايي آن الزم است مقدار نهايي ولتاژ V O چه ميزان مي باشد ج( اگر مقدار ظرفيت دو خازن يكسان نباشد چه تغييري در شكل موجها رخ مي دهد د( اگر يك مقاومت بار در خروجي مدار قرار گيرد زمان و نحوه به پايداري رسيدن ولتاژ خروجي در دو حالت زير چگونه تغيير مي كند بطور دقيق توضيح دهيد. اگر Z=RC كوچكتر از دوره تناوب ورودي باشد. ) T ( Z < اگر Z=RC بزرگتر از دوره تناوب ورودي باشد. ) T ( Z > شرح آزمايش 1-2 تعیین مشخصات استاتیك ديود در اين قسمت مشخصات استاتيك ديود را با استفاده از بدست آوردن مشخصه ديود از طريق مد XY اسيلوسكوپ بدست مي آوريم. 1-1 -2 گام اول مدار شكل 5-6 را ببنديد. ديود را از نوع 1N4148 و ورودي را يك ولتاژ سينوسي با دامنه 6 ولت و فركانس 1 كيلوهرتز قرار دهيد. تذکر : خط روي بدنه ديود نشان دهنده كاتد آن است.
شکل 5-0 2-1 -2 گام دوم زمين اسيلوسكوپ را به نقطه شماره 2 وصل كنيد و پروب هاي كانال 1 و 2 را به نقاط 1 و 3 متصل كنيد و اسيلوسكوپ را در مد V γ قرار داده و مشخصه ديود را مشاهده كرده و رسم كنيد. مقدار XY را بدست آوريد. نتيجه را با قسمت پيش گزارش مقايسه كنيد. ( توجه : ابتدا هر دو را در GND قرار دهيد و زمين آنها را تنظيم نماييد. فراموش نكنيد كه اندازه گيري شما در مد DC انجام مي شود. ) 3-1 -2 گام سوم قسمت قبل را براي ديود 1N400X تكرار كنيد. بار ديگر قسمت قبل را براي ديود زنري با ولتاژ شكست بين 4 تا 7 ولت تكرار كنيد. مقادير ولتاژ آستانه هدايت )γ V( و ولتاژ شكست معكوس break( V( را از روي مشخصه هاي به دست آمده براي ديودهاي مختلف را تعيين كنيد. نحوه به دست آوردن مقادير را نيز توضيح دهيد. 4-1 -2 گام چهارم مدار شكل 5-6 را دوباره با استفاده از ديود 1N4148 ببنديد. ورودي را يك ولتاژ سينوسي با دامنه 6 ولت و فركانس 166 هرتز قرار دهيد. زمين اسيلوسكوپ را به نقطه شماره 3 وصل كنيد و ولتاژ نقاط 1 و 2 را به عنوان ورودي و خروجي مشاهده كرده و رسم كنيد. علت تفاوت دامنه هاي مثبت را توضيح دهيد. تذكر: اسيلوسكوپ را از مد XY خارج كرده و روي Dual قرار دهيد. 5-1 -2 گام پنجم در حالت قبل فركانس سينوسي ورودي را به تدريج خيلي زياد كنيد و تغييرات مشاهده شده در شكل موج خروجي را بيان كنيد و علت آن را نيز شرح دهيد. نكته : در ديود خازن هاي پيوندي وجود دارد كه مقادير آنها با افزايش فركانس كاهش مي يابد. 6-1 -2 گام ششم
ولتاژ سينوسي را با ولتاژ مربعي جايگزين كنيد و تغييرات مشاهده شده را شرح دهيد. 7-1 -2 گام هفتم آوريد. همزمان با مشاهده ولتاژ خروجي فركانس ورودي را تغيير داده و مقادير تاخير روشن شدن و تاخير خاموش شدن ديود را بدست 2-2 مقاومت ديود و محدود کنندگی ولتاژ 1-2 -2 گام اول در مدار شكل 5-6 ولتاژ ورودي را يك ولتاژ DC قرار دهيد. ( مدار شكل 6-6 ) شکل 6-0 2-2 -2 گام دوم ولتاژ ورودي را 5 ولت قرار داده و دو نقطه كار نزديك )d V( d, I را به دست آوريد. توجه داشته باشيد كه ولتاژهاي (1)d V و (2)d V حدود 56 ميلي ولت با يكديگر اختالف داشته باشند. در اين بخش براي دقت بيشتر در اندازه گيري از مولتي متر
شکل 7-0 نمودار مشخصه ديود بجاي اسيلوسكوپ استفاده كنيد. براي اندازه گيري جريان ديود بطور غير مستقيم مي توانيد از ولتاژ دو سر مقاومت R استفاده كنيد. ( استفاده نكنيد! ) بر طبق مشخصه ديود مشابه شكل فوق كمي تغيير در مقدار بايست تا حد امكان مقدار V d تغيير قابل مالحظه اي در مقدار اخطار: به هيچ عنوان از آمپرمتر I d V d بطور دقيق اندازه گيري شود. ايجاد مي كند. بنابراين مي 3-2 -2 گام سوم V r d = I D2 D2 V I D1 D1 با استفاده از رابطه زير مقدار r d را محاسبه كنيد. 4-2 -2 گام چهارم با استفاده از مقدار I مقدار d1 r d را از رابطه زير به دست آوريد. (η=1 and VT=26mA فرض كنيد ) r d = V I D T (مقاومت ديناميكي : (r d دو نتيجه به دست آمده را با هم مقايسه كنيد. كداميك دقيقتر هست و چرا 5-2 -2 گام پنجم
مدار شكل 8-6 را با استفاده از ديودهاي 1N400X و مقاومت 166 اهم ببنديد. شکل 8-0 6-2 -2 گام ششم انتظار داريد كه ولتاژ خروجي 2.1 ولت ثابت باشد. بر اساس مقادير مختلف ولتاژ ورودي طبق جدول زير مقادير ولتاژ خروجي را به دست آوريد. جدول 1-0 4.5 volt 4 volt 3.5 volt 3 volt 2.5 volt 2 volt 1.5 volt V I V O 7-2 -2 گام هفتم V I بر حسب V O نمودار را رسم كنيد.مقدار رگوالسيون خطي ديود )I V ( O / V را براي قسمت خطي جدول باال به دست آوريد. 8-2 -2 گام هشتم با ثابت نگاه داشتن ولتاژ ورودي در مقدار 5 ولت مقاومت بار را به مدار اضافه كنيد. براي اين منظور يك مقاومت با مقادير مختلف بر طبق جدول زير را موازي با شاخه ديودي ( بين V O درصد ولتاژ رگوالسيون را بر طبق رابطه زير به دست آوريد. و زمين ) قرار داده ومقادير V O جدول 2-0 S load = 100 [(V noload V fullload )/ V noload ] را اندازه گيري كنيد. براي هر مقاومت بار مقدار R (Ω) 10k 1k 560 100 27 Vo
Sload 3-2 ضرب کننده مدار شكل 62- را ببنديد. با استفاده از سيگنال ژنراتور يك ورودي سينوسي با دامنه 5 V و فركانس 60 Hz به مدار اعمال كنيد. نقاط )2( و )O V( را مشاهده و رسم كرده و توضيح دهيد كه چگونه اين مدار كار مي كند )شما مي توانيد با مشاهده شكل موج در نقاط )2( و )O V( مكانيزم عملكرد آن را تجزيه و تحليل كنيد. دقت كنيد صحيح بستن جهت خازن ها داراي اهميت است.( شکل 7-02 مدار ضرب کننده ولتاژ