Lucrarea Nr. 4. Caracteristica statică i D =f(v D ) a diodei Polarizare directă - Polarizare inversă

Σχετικά έγγραφα
Lucrarea Nr. 5 Circuite simple cu diode (Aplicaţii)

Curs 2 DIODE. CIRCUITE DR

1.7. AMPLIFICATOARE DE PUTERE ÎN CLASA A ŞI AB


L1. DIODE SEMICONDUCTOARE

Fig Impedanţa condensatoarelor electrolitice SMD cu Al cu electrolit semiuscat în funcţie de frecvenţă [36].

Componente şi Circuite Electronice Pasive. Laborator 3. Divizorul de tensiune. Divizorul de curent

Stabilizator cu diodă Zener

V O. = v I v stabilizator

Dioda Zener şi stabilizatoare de tensiune continuă

Analiza în curent continuu a schemelor electronice Eugenie Posdărăscu - DCE SEM 1 electronica.geniu.ro

Figura 1. Caracteristica de funcţionare a modelului liniar pe porţiuni al diodei semiconductoare..

CIRCUITE CU DZ ȘI LED-URI

Ovidiu Gabriel Avădănei, Florin Mihai Tufescu,

Problema a II - a (10 puncte) Diferite circuite electrice

5.5. REZOLVAREA CIRCUITELOR CU TRANZISTOARE BIPOLARE


Circuite cu diode în conducţie permanentă

REDRESOARE MONOFAZATE CU FILTRU CAPACITIV

L2. REGIMUL DINAMIC AL TRANZISTORULUI BIPOLAR

Metode iterative pentru probleme neliniare - contractii

Analiza funcționării și proiectarea unui stabilizator de tensiune continuă realizat cu o diodă Zener


Fig. 1 A L. (1) U unde: - I S este curentul invers de saturaţie al joncţiunii 'p-n';

DIODA STABILIZATOARE CU STRĂPUNGERE

Tranzistoare bipolare cu joncţiuni

4. Măsurarea tensiunilor şi a curenţilor electrici. Voltmetre electronice analogice

DIODE SEMICONDUCTOARE

DIODA SEMICONDUCTOARE

Curs 10 Funcţii reale de mai multe variabile reale. Limite şi continuitate.

Aplicaţii ale principiului I al termodinamicii la gazul ideal

Lucrarea Nr. 10 Stabilizatoare de tensiune

Lucrarea Nr. 5 Tranzistorul bipolar Caracteristici statice

Lucrarea Nr. 11 Amplificatoare de nivel mare

(a) se numeşte derivata parţială a funcţiei f în raport cu variabila x i în punctul a.

Componente şi Circuite Electronice Pasive. Laborator 4. Măsurarea parametrilor mărimilor electrice

DIODA SEMICONDUCTOARE

FENOMENE TRANZITORII Circuite RC şi RLC în regim nestaţionar

a. 11 % b. 12 % c. 13 % d. 14 %

Aparate de măsurat. Măsurări electronice Rezumatul cursului 2. MEE - prof. dr. ing. Ioan D. Oltean 1

SIGURANŢE CILINDRICE

Exemple de probleme rezolvate pentru cursurile DEEA Tranzistoare bipolare cu joncţiuni

ANALIZA FUNCŢIONĂRII DIODELOR SEMICON- DUCTOARE. PARAMETRI. TASAREA CARACTERISTICI- LOR ŞI IDENTIFICAREA PERFORMANŢELOR

Lucrarea Nr. 7 Tranzistorul bipolar Caracteristici statice Determinarea unor parametri de interes

i R i Z D 1 Fig. 1 T 1 Fig. 2

(N) joncţiunea BC. polarizată invers I E = I C + I B. Figura 5.13 Prezentarea funcţionării tranzistorului NPN

Electronică anul II PROBLEME

Fig Dependenţa curentului de fugă de temperatură. I 0 este curentul de fugă la θ = 25 C [30].

Functii definitie, proprietati, grafic, functii elementare A. Definitii, proprietatile functiilor X) functia f 1

Lucrarea nr. 5 STABILIZATOARE DE TENSIUNE. 1. Scopurile lucrării: 2. Consideraţii teoretice. 2.1 Stabilizatorul derivaţie

Functii definitie, proprietati, grafic, functii elementare A. Definitii, proprietatile functiilor

Măsurări în Electronică şi Telecomunicaţii 4. Măsurarea impedanţelor

Curs 4 Serii de numere reale

Diode semiconductoare şi redresoare monofazate

Curs 14 Funcţii implicite. Facultatea de Hidrotehnică Universitatea Tehnică "Gh. Asachi"

5.4. MULTIPLEXOARE A 0 A 1 A 2

CIRCUITE INTEGRATE MONOLITICE DE MICROUNDE. MMIC Monolithic Microwave Integrated Circuit

( ) Recapitulare formule de calcul puteri ale numărului 10 = Problema 1. Să se calculeze: Rezolvare: (

DISTANŢA DINTRE DOUĂ DREPTE NECOPLANARE

CAPITOLUL 3. STABILIZATOARE DE TENSIUNE

SURSE DE ALIMENTARE ŞI FILTRE

CIRCUITE LOGICE CU TB

Sisteme diferenţiale liniare de ordinul 1

a. Caracteristicile mecanice a motorului de c.c. cu excitaţie independentă (sau derivaţie)

MARCAREA REZISTOARELOR

EPSICOM CIRCUIT DE AVERTIZARE DESCĂRCARE ACUMULATOR EP Ready Prototyping. Cuprins. Idei pentru afaceri. Hobby & Proiecte Educationale

VII.2. PROBLEME REZOLVATE

L6. PUNŢI DE CURENT ALTERNATIV

Polarizarea tranzistoarelor bipolare

V.7. Condiţii necesare de optimalitate cazul funcţiilor diferenţiabile

Difractia de electroni

Elemente de circuit rezistive. Uniporţi şi diporţi rezistivi. Caracteristici de intrare şi de transfer.

Valori limită privind SO2, NOx şi emisiile de praf rezultate din operarea LPC în funcţie de diferite tipuri de combustibili

a n (ζ z 0 ) n. n=1 se numeste partea principala iar seria a n (z z 0 ) n se numeste partea

7. AMPLIFICATOARE DE SEMNAL CU TRANZISTOARE

Lucrarea 7. Polarizarea tranzistorului bipolar

Integrala nedefinită (primitive)

M. Stef Probleme 3 11 decembrie Curentul alternativ. Figura pentru problema 1.

III. Serii absolut convergente. Serii semiconvergente. ii) semiconvergentă dacă este convergentă iar seria modulelor divergentă.

Erori si incertitudini de măsurare. Modele matematice Instrument: proiectare, fabricaţie, Interacţiune măsurand instrument:

2.1 Amplificatorul de semnal mic cu cuplaj RC

Circuite elementare de formare a impulsurilor

riptografie şi Securitate

wscopul lucrării: prezentarea modului de realizare şi de determinare a valorilor parametrilor generatoarelor de semnal.

Dispozitive electronice de putere

L7. REDRESOARE MONOFAZATE

STUDIUL PROCESULUI DE IONIZARE

Test de evaluare Măsurarea tensiunii şi intensităţii curentului electric

RĂSPUNS Modulul de rezistenţă este o caracteristică geometrică a secţiunii transversale, scrisă faţă de una dintre axele de inerţie principale:,

Electronică STUDIUL FENOMENULUI DE REDRESARE FILTRE ELECTRICE DE NETEZIRE

Capitolul 4 Amplificatoare elementare

L.2. Verificarea metrologică a aparatelor de măsurare analogice

LUCRARE DE LABORATOR 1

Lucrarea Nr. 3 Tranzistorul bipolar în regim de comutaţie. Aplicaţii.

Lucrarea Nr. 1 Aparatura de laborator - I

Examen. Site Sambata, S14, ora (? secretariat) barem minim 7 prezente lista bonus-uri acumulate

Subiecte Clasa a VIII-a

Lucrarea 5. Sursa de tensiune continuă cu diode

Subiecte Clasa a VII-a

Planul determinat de normală şi un punct Ecuaţia generală Plane paralele Unghi diedru Planul determinat de 3 puncte necoliniare

Transcript:

Lucrarea Nr. 4 Caracteristica statică i =f(v ) a diodei Polarizare directă - Polarizare inversă A.copul lucrării - familiarizarea studentilor în privinţa comportării diodei în circuit atunci când la bornele acesteia exista semnale variabile (curent i, tensiune v ) de amplitudini mari şi frecvenţe joase; - înţelegerea modelelor de semnal mare (neliniare) pentru diodă; - verificarea inv =ct într-o plajă mare de tensiuni inverse aplicate pe diodă; - Trasarea caracteristicii i =f(v ) şi v <0 pentru o dioda Zenner şi determinarea rezistenţei dinamice în regim Zenner; B.curt breviar teoretic n Figura 1 sunt reprezentate modelul fizic al unei diode (d.e. 1N4001) precum si simbolul diodei (utilizat în CE) împreuna cu mărimile electrice caracteristice. Figura 1. Modelul fizic şi simbolul diodei e precizează că: v = v A vk (diferenţa de potenţial A -> K); v > 0 defineşte polarizarea directă a diodei; v < 0 defineşte polarizarea inversă a diodei; curentul prin diodă i, cu sensul dinspre anod spre catod, este caracterizat de: i < 0 şi de valoare foarte mică în modul pentru polarizare inversă (dioda este blocată şi practic nu premite trecerea curentului); v 0. 4V permite trecerea unui curent important prin dispozitiv; practic dioda se comportă ca şi un contact închis la polarizare directă; 1

Toate observaţiile de mai sus rezultă din ecuaţia curentului prin diodă. În fizica joncţiunii pn se demonstrează ecuaţia chokley: v VT i = ( e 1) (1) unde: i şi v sunt determinate de circuitul în care funcţionează dioda (dacă circuitul nu este alimentat i este nul!); are dimensiunea unui curent şi o mărime caracteristică fabricatiei (o diodă fabricată are fixat); V T se numeşte tensiune termică (din fizica joncţiunii pn se demonstrează că kt V T =, k fiind constanta Boltzman, T temperatura în [ o K], q=1.6e10-19[c] q sarcina electrică a electronului. Pentru T=300 o K temperatura camerei rezultă V T 25[mV]. e reţinut că V T depinde doar de temperatură); depinde de tipul seminconductorilor şi de geometria joncţiunii pn a diodei, toate acestea fiind controlate de fabricant. este foarte mic, ~10-18 [A] la diodele de foarte mică putere şi până la ~10-5 [A] la diodele de foarte mare putere. ioda în regim de strapungere (generalităţi) Pentru o diodă obişnuită, cu simbolul din Figura 2, s-a verificat că variaţii mici ale tensiunii v, în jurul unei valori V ce asigură polarizarea directă, determină variaţii importante ale curentului i. Rezultă pentru variaţii ale mărimilor electrice v şi i v = rd = valoare mica, i deci comportare similară unui comutator electric închis (care are ideal rezistenţă 0Ω) Figura 2 La inversarea tensiunii pe diodă, v <0, pentru tensiuni negative v <-400mV, rezultă din ecuaţia diodei: i v avt = ( e 1) = ct 2

Valoarea lui este tehnologică şi foarte mică. iodele semiconductoare obişnuite au curentul invers inv - la tensiuni inverse mici repartizat neuniform pe aria joncţiunii. La polarizări inverse mai slabe decât tensiunea inversă maximă, specificată în catalog de fabricant, curentul invers este nepericulos pentru că se menţine la valori mici; însă când v <0 se apropie de tensiunea inversă maximă (d.e. -100V la 1N4001) curentul invers creşte nelimitat şi foarte rapid, determinând distrugerea fizică a diodei, motivul esenţial fiind faptul că acest curent inv nu este repartizat uniform pe aria joncţiunii. Prin comparaţie cu diodele obişnuite, diodele Zenner sunt fabricate astfel încât curentul invers să fie repartizat aproximativ uniform pe întreaga arie a joncţiunii (densitatea de curent prin joncţiune este aproximativ aceeaşi pe toata aria, motiv pentru care nu există zone microscopice cu supraîncălziri, deci străpungerea nu este priculoasă). iodele Zenner au simbolul şi caracteristica i =f(v ) reprezentate în Figura 3. Figura 3 iodele Zenner sunt fabricate pentru a funcţiona în regim de strapungere pâna la o valoare a curentului invers inv = ZM (dată de catalog). Tensiunea de străpungere v <0, de modul V Z, este dată de catalog. e fabrică Z în plaja 2.7V VZ 500V iar 5mA ZM 10A. Cea mai importantă caracteristică a Z este aceea că asigură, în regim de străpungere, o variaţie foarte mare a curentului invers cu mentinerea aproximativ constantă a tensiunii v ~-V Z, sau altfel spus are o rezistenţă dinamică foarte mică în regim Zenner. Această caracteristică o recomandă pentru circuite de stabilizare a tensiunii. 3

Pentru polarizare directă, Z are o caracteristică statică similară cu dioda obişnuită. C. Caracteristica statică i =f(v ) la polarizare directă e utilizează circuitul de test din Figura 4: Figura 4 -R M resistor pentru măsurarea curentului i, va utiliza R M =0.5KΩ, RPM, 0.5W. i vrm = ; V RM măsurat cu voltmetrul V1. e R M -Rezistorul R=200Ω, 3W are rolul de limitare a curentului prin dioda în situaţia când multimetrul V1 este în mod defectuos setat ca şi ampermetru. -Modificarea curentului i se va realiza prin modificarea sursei de tensiune continuă V CC (0< V CC < 20V). -Voltmetrul V2 este necesar pentru masurarea tensiunii pe diodă, mărimea electrică v. Mod de lucru - e fixează v la valorile din tabelul T1 (ajustând V CC şi apoi citind v pe V2, scala 0 1V); - e citesc apoi pe V1 valorile rezultate şi se completează în tabelul T1. Tabelul T1 V2(v )[V] 0.1 0.2 0.3 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 V1 [V] i =V1/R M [ma] 4

- upă completarea tabelului T1 se trasează grafic caracteristica i =f(v ) ce trebuie să rezulte în forma din Figura 5. Figura 5 - Reprezentati apoi caracteristica volt-amperica a diodei la scara semi-logaritmica; NOTA 1. Pentru dioda utilizată (1N4001) se poate determina indirect de fabricaţie. ă presupunem că temperatura ambiantă este ~300 o K. Rezultă un V T ~25mV. Folosind o pereche Q (V, ) din Tabelul1 şi ecuaţia (1) se determină: = V / V T e 2. Curentul invers al diodelor nestabilizatoare are o valoare foarte mică şi nu poate fi măsurat cu metode şi aparate obişnuite. e va măsura curentul invers doar pentru didele Zenner. 5

. tudiul diodei în regim de strapungere Modul de lucru e va utiliza dioda Z9V1 cu următoarele date de catalog: V Z = 9.1 rz 10Ω PT = 300 [ V ] imprastieretehnologica la [ mw ] Ztest laθ = 5mA caps o = 25 C 8.5... 9.6V ; e calculează ZM (cea mai mare valoare permisă): PT 300[ mw ] ZM = 30mA ( VZ ) max 9.6[ V ] Circuitul de test: Figura 6 e va utiliza R M =500Ω/1W. in V CC se reglează i Z =-i. Curentul reglat se citeste pe aparatul ma inclus în sursa V CC. Pentru o valoare i Z reglată se citeşte v Z =-v pe voltmetrul V. e completează tabelul T2. Tabelul T2 i Z =-i [ma] 1 2 3 4 5 6 7 8 12 16 20 v Z =-v [V] e trasează graficul i =f(v ) cu i =-i Z, v =-v Z. vz e determină rz = Z = 5mA şi se compară cu valoarea de catalog. i Z 6

E. eterminarea curentului invers al diodelor obişnuite Conform ecuaţiei chockley, dacă v <-400mV, va rezulta: i = = 400 mv a* 25mV ( e 1) Curentul este foarte mic, de ordinul [na] la 1N4148 şi de ordinul zecilor de [na] la 1N4001. Curentul invers al unei diode este ~ atât timp cât solicitarea în tensiune inversă este mult mai mică decât tensiunea de străpungere. Un circuit pentru măsurarea lui este reprezentat în figura următoare : Figura 7 t<0 : toate comutatoarele sunt deschise. e închide apoi K 3 pentru descărcarea condensatorului C. e reglează V CC =V inv la care dorim să măsurăm curentul invers prin diodă (d.e. 10V). e deschide apoi K 3. t=0 : se închide K 1 şi se menţine închis o durată de timp t 1 =100s. acă inv, condensatorul C se va încărca la curent constant şi tensiunea v C va evolua inv aproximativ liniar. v ( t) = v (0) + t t C C = C C t=t 1 : se deschide K 1 şi imediat se măsoară v C cu osciloscopul prevăzut cu sondă divizoare (R in_osc =10MΩ). Valoarea observată este v C (t 1 ). e determină indirect : C * v ( ) C t1 inv ( 10V v 9V ) t1 NOTA 1. Cu C=5 10uF (nepolarizat) descărcarea condensatorului prin R in_osc este nesemnificativă dacă citirea valorii pe osciloscop nu durează mult. Constanta de 6 6 descărcare prin R in_osc este : τ RC = 10 *10 *5*10 = 50s şi dacă citirea valorii v C (t 1 ) dureaza 1 2s, eroarea realizată nu este semnificativă. VCC 2. urata t 1 se alege astfel încât vc ( t 1 ) = 1V pentru a putea aproxima că pe 10 durata t ( 0... t 1) dioda a avut la borne o tensiune inversă aproximativ constantă. 7

Rezultatele experimentale vor fi trecute într-un formular de tipul urmator: Lucrarea Nr. 4 Rezultate C. Tabelul T1 V2(v )[V] 0.1 0.2 0.3 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 V1 [V] i =V1/R M [ma] Caracteristica i =f(v ):... = =? V / V e T. Tabelul T2 i Z =-i [ma] 1 2 3 4 5 6 7 8 12 16 20 v Z =-v [V] Caracteristica i =f(v ):... r z v i Z = Z = ma Z 5 =? E. v C inv ( t 1 ) =? =? 8