ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ 4

Δίοδος Ρ - N σε ορθή και ανάστροφη πόλωση

Στόχοι της άσκησης:

Α. Να μπορεί να αναγνωρίζει μια δίοδο πυριτίου ή γερμανίου και να εξετάζει την κατάσταση της διόδου με μετρήσεις.

Β. Να συνδέει τη δίοδο σε τυπικό κύκλωμα πόλωσης και με ανάλογες μετρήσεις να χαράσσει τη χαρακτηριστική καμπύλη I/V σε ορθή και ανάστροφη πόλωση και να προσδιορίζει γραφικά τη στατική ευθεία φόρτου.

(ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ: Κεφάλαιο 3, σελίδα 30-38).

ΠΡΑΚΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ

ΟΡΓΑΝΑ ΚΑΙ ΥΛΙΚΑ

Τροφοδοτικό 0 - 40V DC, δύο ψηφιακά πολύμετρα, ηλεκτρονικό πολύμετρο, αντίσταση R=10ΚΩ 1W, μία δίοδος πυριτίου, μία δίοδος γερμανίου.

ΚΥΚΛΩΜΑ ΑΣΚΗΣΗΣ

 

ΠΟΡΕΙΑ ΕΡΓΑΣΙΑΣ

1.  Περιεργαζόμαστε τις διόδους που έχουμε στη διάθεση μας και αναγνωρίζουμε ποιοί ακροδέκτες αποτελούν την άνοδο και ποιοί την κάθοδο. (Συνήθως, η κάθοδος σημειώνεται με μια χρωματική λωρίδα η με κηλίδα χρώματος στο περίβλημα η στον ακροδέκτη. Πολλές
   φορές ο συμβολισμός είναι γραμμένος στο περίβλημά της). Σημειώνουμε το αποτέλεσμα της εξέτασης στο τετράδιο μας καθο­ρίζοντας τις καθόδους των διόδων που έχουμε στη διάθεση μας.
2. Αφού πρώτα βεβαιωθούμε για την πολικότητα των ακροδεκτών του Ωμόμετρου, δηλ. ποιος ακροδέκτης αποτελεί το συν ( + ) και ποιος ακροδέκτης το πλην (-), με τη βοήθεια του Ωμόμετρου προσ­διορίζουμε την κατάσταση των διόδων. Συγκεκριμένα, αν το θετικό ακροδέκτη του Ωμομέτρου το συνδέσουμε με την άνοδο της διόδου και τον αρνητικό ακροδέκτη του Ωμόμετρου το συνδέσουμε με την κάθοδο, η δίοδος θα έχει ορθή πόλωση, οπότε θα έχουμε ροή ρεύ­ματος μέσα από τη δίοδο και συνεπώς το Ωμόμετρο θα μας δείχνει χαμηλή αντίσταση. Μετά από αυτό, συνεχίζουμε ως εξής:

α. Αφού μηδενίσουμε το Ωμόμετρο και επιλέξουμε την κλίμακα R x 1Ω, μετράμε την αντίσταση των διόδων που έχουμε στη διάθεσή μας με ορθή πόλωση και σημειώνουμε τις τιμές που βρήκαμε στο τετράδιο μας.

………………………………………………………………………………………….

………………………………………………………………………………………….

………………………………………………………………………………………….

β. Μηδενίζουμε πάλι το Ωμόμετρο μας και επιλέγουμε την κλίμακα της τάξης του 1ΜΩ. Μετράμε την αντίσταση των διόδων σε κατά­σταση ανάστροφης πόλωσης και σημειώνουμε τις αντίστοιχες τιμές στο τετράδιο μας.

………………………………………………………………………………………….

………………………………………………………………………………………….

………………………………………………………………………………………….

Οι αντιστάσεις που θα μετρηθούν σε καλές διόδους πυριτίου θα προκύπτουν μεταξύ 10ΜΩ και 1000ΜΩ, δηλαδή έχουμε ένα λόγο 10000 προς 1.

3. Σχεδιάζουμε στο τετράδιο μας το κύκλωμα του σχήματος 4.1 με τις τιμές των εξαρτημάτων. Κατασκευάζουμε αυτό το κύκλωμα στη διάτρητη πλακέτα και συνδέουμε τα όργανα για τη μέτρηση του ρεύματος και της τάσης. Η αντίσταση R = 10kΩ χρειάζεται για προστασία του κυκλώματος από υπερβολικό ρεύμα.

4. Συνδέουμε το τροφοδοτικό με την πολικότητα που δείχνει το σχήμα 4.1.

5. Ρυθμίζουμε το ρεύμα του κυκλώματος για τιμές :

   I = 0,02 - 0,04 - 0,06 - 0,08 - 0,1 - 0,3 - 0,5 - 0,7 - 0,9 - 1 - 2 - 3 - 4 mA. Γράφουμε για κάθε τιμή ρεύματος την αντίστοιχη πτώση τάσης πάνω στη δίοδο.

Ι(ma)	0.02	0.04	0.06	0.08	0.1	0.3	0.7	0.9	1	2	3	4
VD

6. Μηδενίζουμε την τάση του τροφοδοτικού και το συνδέουμε όπως δείχνει το σχήμα 4.2.

7. Ρυθμίζουμε το τροφοδοτικό για τιμές τάσης V = 1 - 2 - 4 - 6 - 8 - 10 - 13 - 16 -20V. Σημειώνουμε το αντίστοιχο ρεύμα του κυκλώματος. ΠΡΟΣΟΧΗ : O! μετρήσεις να γίνουν με ψηφιακά πολύμετρα.

V	1	2	4	6	8	10	13	16	20
I

8. Από τις μετρήσεις των ερωτήσεων 4 και 7 σχεδιάζουμε τη χαρα­κτηριστική καμπύλη V =f(I) της διόδου. 9. Επαναλαμβάνουμε τις εργασίες των ερωτήσεων 3, 4, 5, 6, 7 με άλλη δίοδο Γερμανίου. Και η νέα χαρακτηριστική να σχεδιαστεί στο ίδιο σχεδιάγραμμα.

 

 

 

 

 

 

Ι(ma)	0.02	0.04	0.06	0.08	0.1	0.3	0.7	0.9	1	2	3	4
VD

V	1	2	4	6	8	10	13	16	20
I

10. Εξετάζουμε τις χαρακτηριστικές των διόδων και γράφουμε τις παρατηρήσεις που προκύπτουν για τη συμπεριφορά της τάσης και του ρεύματος κατά την ορθή φορά. Προσδιορίζουμε γραφικά τη στατική αντίσταση της διόδου και την τιμή πλήρους ορθής πόλωσης των διόδων.

……………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………………

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ - ΕΡΓΑΣΙΕΣ

• Με ποιο τρόπο μπορούμε να αναγνωρίσουμε τους ακροδέκτες μιας διόδου;

……………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………………

• Τι παριστάνει το βέλος σε μια δίοδο;

……………………………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………

• Πόση περίπου (τάξη μεγέθους) είναι η αντίσταση μιας διόδου σε ορ­θή πόλωση;

…………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………

• Πότε μια δίοδος έχει ορθή πόλωση;

…………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………

• Πόση είναι η πτώση τάσης σε μια δίοδο πυριτίου και πόση σε μία γερ­μανίου όταν οι δίοδοι έχουν την πλήρη ορθή πόλωση;

…………………………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………………………

………