A mérés célja 18. mérés Zener dióda karakterisztikáinak hőmérsékletfüggése A Zener dióda nyitóirányú és záróirányú karakterisztikájának, a karakterisztika hőmérsékletfüggésének vizsgálata, a Zener dióda differenciális ellenállásának meghatározása a karakterisztika különböző szakaszain. MÉRÉSI FELADATOK A. NYITÓ ÉS ZÁRÓIRÁNYÚ KARAKTERISZTIKA MÉRÉSE KÖRNYEZETI HŐMÉRSÉKLETEN A nyitóirányú karakterisztika mérésének kapcsolása Feladatok A Zener dióda U AK anód-katód feszültségét a tápegység VOLTAGE/COARSE beállító forgatógombjának alaphelyzetbe állítása után a FINE gombbal állíthatjuk be a kívánt értékre. A Zener dióda nyitóirányban a szilíciumdiódákhoz hasonló karakterisztikát mutat: amíg az U AK feszültség nem haladja meg a,5...,6 V-ot, az I A anódáram igen kicsi (az ampermérőt ekkor,3 ma-es méréshatáron használjuk). Ennél nagyobb U AK feszültségen az I A anódáram erőteljesen növekszik, az ampermérő méréshatárát is növelnünk kell. A vizsgált Zener diódát max. 35 ma-el terhelhetjük. A gyakorlatvezető útmutatása szerint az U AK,5 V alatti és feletti tartományában néhány pontban mérjük meg és jegyezzük le az U AK és az I A összetartozó értékeit. A záróirányú karakterisztika mérésének kapcsolása A Zener dióda záró irányban a szilíciumdiódákhoz hasonló karakterisztikát mutat mindaddig, amíg a záróirányú U AK feszültség nem közelíti meg az U Z Zener feszültséget (esetünkben a 12 V-ot), a záróirányú I A anódáram ekkor igen kicsi (az ampermérőt,3 ma-es méréshatáron használjuk). Ebben a tartományban a COARSE
gombbal változtathatjuk tápegység feszültségét. Ha az U AK feszültség megközelíti az U Z Zener feszültséget, az I A anódáram rohamosan nő, az ampermérő méréshatárát is növelnünk kell, az U AK feszültség változtatását ekkor már a FINE gombbal végezzük. A vizsgált Zener diódát záró irányban is max. 35 ma-el terhelhetjük. A gyakorlatvezető útmutatása szerint az U Z alatti feszültségtartományban és U Z környezetében néhány pontban mérjük meg és jegyezzük le az U AK és az I A összetartozó értékeit. B. NYITÓ ÉS ZÁRÓIRÁNYÚ KARAKTERISZTIKA MÉRÉSE KÖRNYEZETINÉL NAGYOBB HŐMÉRSÉKLETEN A Zener diódát előfűtött fémtömbre szereljük. A tömbre szerelt ellenállás-hőmérővel megmérjük a tömb (és egyben a Zener dióda) hőmérsékletét. A továbbiakban a környezeti hőmérsékleten végzett mérésekkel egyező módon vesszük fel a nyitó és záró irányú karakterisztikát. Értékelés Táblázatban foglaljuk össze a négy karakterisztika (nyitó és záró mindkét hőmérsékleten) U AK és I A mért értékeit, számítsuk ki a szomszédos mérési pontokra a DU AK és DI A különbségeket és ezekből a szomszédos mérési pontok közötti tartományra vonatkozó R diff = DU AK / DI A differenciális ellenállás értékeket. Közös diagramon ábrázoljuk a nyitóirányú és a záró irányú karakterisztikát mindkét vizsgálati hőmérsékleten. I A= 35 ma áramerősség esetére a különböző hőmérsékleten felvett záró irányú karakterisztikákból számítsák ki az U Z Zener feszültség hőmérsékleti együtthatóját. C. FÉLVEZETŐ PARAMÉTEREK HŐMÉRSÉKLETFÜGGÉSÉNEK VIZSGÁLATA A mérés célja FET csatorna-ellenállása, NTC termisztor ellenállása, NPN tranzisztor bázis-emitter feszültsége hőmérsékletfüggésének vizsgálata, a hőmérsékleti együtthatók meghatározása. A mérés kapcsolása Egy hűtőbordába beépített pákabetéttel fűthető a hűtőborda különböző hőmérsékletekre. A hűtőbordára N csatornás FET-et, negatív hőmérsékleti együtthatójú (NTC) termisztort, platina ellenállás-hőmérőt és NPN tranzisztort szereltünk fel vizsgálati célra.
Mérési feladatok A hűtőborda hőmérsékletét a platina ellenállás-hőmérő ellenállása és ennek ellenállás/hőmérséklet függvénykapcsolatát megadó táblázat alapján határozhatjuk meg. A PT1 platina ellenállás hőmérsékletfüggését tartalmazó táblázat a mérési leírás mellékletében illetve a KIEGÉSZÍTŐ ANYAGOK között megtalálható. A gyakorlatvezető által megadott hőmérséklet-értékekre hűtőbordát felfűtjük, majd az egyes hőmérsékleteken digitális multiméterrel megmérjük és feljegyezzük az alábbiakat. Ellenállásmérő módban a FET csatorna-ellenállását (R DS), az NTC termisztor ellenállását (R NTC), a PT1 platina ellenállás-hőmérő ellenállását (R Pt) és az ehhez tartozó hőmérséklet értéket (T). Diódavizsgáló módban az NPN tranzisztor nyitóirányú bázis-emitter feszültségét (U BE). Értékelés A mérési eredményekből mindegyik hőmérsékleti intervallumra kiszámítjuk a hőmérsékleti együtthatókat (DR/DT ill. DU/DT). Táblázatban összefoglaljuk a mért és számított eredményeket a hőmérséklet függvényében (T, R Pt, DR Pt/DT, R DS, DR DS/DT, R NTC, DR NTC/DT, U BE, DU BE/DT). Diagramban ábrázoljuk a T hőmérséklet függvényében R Pt, R DS, R NTC, U BE változását. Ellenőrző kérdések 1. Hőmérséklet érzékelő és mérő eszközök. Működési hőmérséklet tartományok. 2. Az ellenállás-hőmérők típusai, jellemzői. 3. Félvezetős hőmérsékletérzékelők. 4. Félvezető elemek karakterisztikáinak hőmérséklet függése, nyitó és záróirányú karakterisztika felvétele. 5. A Zener dióda differenciális ellenállásának és a Zener feszültség hőmérsékleti együtthatójának meghatározása.
Mellékletek Dióda karakterisztika hőmérsékletfüggése R PT1 (Ω) T ( o C) FET R DS (Ω) Termisztor R NTC (Ω) Tranzisztor U BE (V) környezeti:. 35 4 45 5 55 6 65 7 Félvezető paraméterek hőmérsékletfüggése I A (ma) 35 3 25 2 15 1 5 (hideg) R PT1 =.. Ω, T =.. o C (meleg) R PT1 =.. Ω, T =.. o C U AK(nyitó) (V) U AK(záró) (V) U AK(nyitó) (V) U AK(záró) (V) Műszerek adatai Megnevezés Típus Egyedi azonosító Pt-1 RTD ellenállás hőmérsékletfüggés táblázata (angol nyelvű melléklet)
PT1 TEMPERATURE / RESISTANCE TABLE 9 8 7 6 5 4 3 2 1-2 18.4932-2 -19 18.9258 19.358 19.7899 2.2215 2.6526 21.834 21.5139 21.9439 22.3737 22.831-19 -18 23.2321 23.668 24.891 24.5171 24.9447 25.372 25.799 26.2257 26.652 27.779-18 -17 27.536 27.9289 28.3539 28.7786 29.229 29.627 3.57 3.4741 3.8972 31.32-17 -16 31.7425 32.1646 32.5865 33.81 33.4294 33.853 34.271 34.6914 35.1115 35.5313-16 -15 35.958 36.37 36.7889 37.276 37.626 38.44 38.4619 38.8794 39.2967 39.7137-15 -14 4.134 4.5469 4.9631 41.379 41.7946 42.211 42.6252 43.41 43.4547 43.8691-14 -13 44.2832 44.6971 45.117 45.5241 45.9372 46.351 46.7628 47.1752 47.5873 47.9993-13 -12 48.419 48.8224 49.2336 49.6446 5.554 5.4659 5.8762 51.2863 51.6962 52.158-12 -11 52.5152 52.9244 53.3334 53.7422 54.157 54.5591 54.9672 55.3751 55.7828 56.193-11 -1 56.5976 57.47 57.4115 57.8182 58.2247 58.631 59.371 59.4429 59.8486 6.2541-1 -9 6.6594 61.645 61.4695 61.8742 62.2787 62.6831 63.873 63.4912 63.895 64.2987-9 -8 64.721 65.154 65.584 65.9114 66.3141 66.7166 67.119 67.5212 67.9233 68.3251-8 -7 68.7268 69.1284 69.5297 69.939 7.3319 7.7328 71.1335 71.534 71.9344 72.3346-7 -6 72.7347 73.1346 73.5343 73.9339 74.3334 74.7326 75.1318 75.537 75.9296 76.3282-6 -5 76.7268 77.1251 77.5234 77.9214 78.3194 78.7171 79.1148 79.5123 79.996 8.368-5 -4 8.739 81.18 81.4976 81.8943 82.298 82.6871 83.834 83.4795 83.8754 84.2713-4 -3 84.6669 85.625 85.4579 85.8532 86.2484 86.6434 87.383 87.4331 87.8277 88.2222-3 -2 88.6166 89.19 89.45 89.799 9.1929 9.5866 9.982 91.3737 91.7671 92.163-2 -1 92.5535 92.9465 93.3394 93.7321 94.1247 94.5173 94.997 95.319 95.6941 96.861-1 96.478 96.8698 97.2615 97.6531 98.445 98.4359 98.8271 99.2182 99.691 1. 13.5125 13.1227 12.7328 12.3427 11.9526 11.5623 11.1719 1.7814 1.397 1. 1 17.443 17.156 16.6269 16.238 15.849 15.4599 15.76 14.6813 14.2918 13.922 1 2 111.2845 11.897 11.594 11.1216 19.7338 19.3458 18.9578 18.5696 18.1813 17.7928 2 3 115.153 114.7667 114.382 113.9937 113.67 113.222 112.8333 112.4463 112.591 111.6718 3 4 119.1 118.6248 118.2395 117.8541 117.4686 117.83 116.6972 116.3113 115.9254 115.5392 4 5 122.8554 122.4713 122.872 121.73 121.3186 12.9341 12.5495 12.1648 119.78 119.3951 5 6 126.6891 126.363 125.9233 125.542 125.157 124.7737 124.392 124.67 123.623 123.2392 6 7 13.5113 13.1296 129.7478 129.3658 128.9838 128.616 128.2194 127.837 127.4545 127.718 7 8 134.3218 133.9413 133.566 133.1799 132.799 132.418 132.369 131.6556 131.2743 13.8928 8 9 138.127 137.7414 137.3619 136.9823 136.626 136.2227 135.8428 135.4627 135.825 134.722 9 1 141.981 141.5299 141.1515 14.7731 14.3945 14.159 139.6371 139.2582 138.8791 138.5 1 11 145.6838 145.368 144.9296 144.5523 144.1749 143.7974 143.4198 143.42 142.6642 142.2862 11 12 149.4479 149.721 148.696 148.3199 147.9437 147.5673 147.199 146.8143 146.4376 146.68 12 13 153.25 152.8257 152.459 152.759 151.79 151.3257 15.954 15.5749 15.1994 149.8237 13 14 156.9414 156.5678 156.1941 155.823 155.4464 155.724 154.6982 154.324 153.9496 153.5751 14 15 16.677 16.2983 159.9258 159.5531 159.184 158.875 158.4345 158.614 157.6882 157.3149 15 16 164.3884 164.172 163.6458 163.2743 162.927 162.531 162.1592 161.7872 161.4152 161.43 16 17 168.945 167.7245 167.3542 166.9839 166.6135 166.2429 165.8723 165.515 165.136 164.7596 17 18 171.789 171.421 171.511 17.6819 17.3126 169.9432 169.5737 169.241 168.8344 168.4645 18 19 175.4719 175.142 174.7363 174.3683 174.2 173.6319 173.2636 172.8951 172.5266 172.1579 19 2 179.1432 178.7766 178.499 178.431 177.6761 177.39 176.9419 176.5746 176.271 175.8396 2 21 182.829 182.4375 182.719 181.763 181.345 18.9745 18.685 18.2424 179.8761 179.597 21 22 186.451 186.867 185.7223 185.3578 184.9932 184.6284 184.2636 183.8986 183.5335 183.1683 22 23 19.875 189.7244 189.3611 188.9978 188.6343 188.277 187.97 187.5432 187.1793 186.8152 23 24 193.7124 193.354 192.9884 192.6262 192.2638 191.914 191.5389 191.1762 19.8134 19.455 24 25 197.3257 196.9649 196.64 196.2429 195.8818 195.525 195.1591 194.7976 194.436 194.743 25 26 2.9274 2.5677 2.279 199.8481 199.4881 199.128 198.7677 198.474 198.469 197.6864 26 27 24.5174 24.1589 23.83 23.4416 23.828 22.7238 22.3648 22.56 21.6463 21.2869 27 28 28.959 27.7386 27.3811 27.236 26.6659 26.381 25.952 25.5922 25.234 24.8758 28 29 211.6628 211.366 21.953 21.5939 21.2374 29.888 29.524 29.1672 28.812 28.4531 29 3 215.218 214.863 214.579 214.1527 213.7973 213.4418 213.862 212.735 212.3747 212.188 3 31 218.7617 218.478 218.539 217.6998 217.3456 216.9913 216.6369 216.2823 215.9277 215.5729 31 32 222.2937 221.941 221.5882 221.2353 22.8823 22.5291 22.1759 219.8225 219.469 219.1154 32 33 225.8142 225.4626 225.111 224.7592 224.474 224.554 223.733 223.3511 222.9987 222.6463 33 34 229.323 228.9726 228.6222 228.2716 227.929 227.57 227.2191 226.868 226.5169 226.1656 34 35 232.822 232.471 232.1217 231.7723 231.4227 231.731 23.7233 23.3734 23.234 229.6733 35
PT1 TEMPERATURE / RESISTANCE TABLE 9 8 7 6 5 4 3 2 1 36 236.359 235.9578 235.697 235.2614 234.913 234.5645 234.2159 233.8672 233.5183 233.1693 36 37 239.7799 239.433 239.86 238.7389 238.3917 238.443 237.6969 237.3493 237.16 236.6538 37 38 243.2423 242.8966 242.558 242.248 241.8588 241.5126 241.1663 24.8199 24.4733 24.1267 38 39 246.6932 246.3486 246.39 245.6591 245.3142 244.9692 244.6241 244.2788 243.9334 243.5879 39 4 25.1324 249.789 249.4455 249.118 248.7581 248.4142 248.72 247.7261 247.3819 247.376 4 41 253.56 253.2177 252.8754 252.5329 252.193 251.8476 251.548 251.1619 25.8188 25.4757 41 42 256.976 256.6349 256.2937 255.9524 255.611 255.2694 254.9278 254.586 254.2441 253.921 42 43 26.384 26.45 259.75 259.363 259.2 258.6797 258.3392 257.9985 257.6578 257.317 43 44 263.7732 263.4344 263.956 262.7566 262.4175 262.783 261.7389 261.3995 261.599 26.722 44 45 267.1544 266.8168 266.4791 266.1413 265.833 265.4653 265.1271 264.7888 264.454 264.1119 45 46 27.524 27.1876 269.851 269.5143 269.1776 268.847 268.536 268.1665 267.8293 267.4919 46 47 273.882 273.5467 273.2113 272.8758 272.542 272.244 271.8686 271.5326 271.1965 27.863 47 48 277.2284 276.8943 276.56 276.2257 275.8912 275.5566 275.2219 274.8871 274.5522 274.2172 48 49 28.5632 28.232 279.8971 279.5639 279.236 278.8972 278.5637 278.23 277.8963 277.5624 49 5 283.8863 283.5545 283.2226 282.896 282.5585 282.2262 281.8938 281.5613 281.2287 28.896 5 51 287.1979 286.8673 286.5365 286.257 285.8747 285.5436 285.2124 284.881 284.5496 284.218 51 52 29.4979 29.1684 289.8388 289.591 289.1793 288.8493 288.5193 288.1891 287.8588 287.5284 52 53 293.7862 293.4579 293.1295 292.81 292.4723 292.1435 291.8146 291.4856 291.1565 29.8272 53 54 297.63 296.7359 296.486 296.812 295.7537 295.4261 295.983 294.775 294.4425 294.1144 54 55 3.3282 3.22 299.6761 299.3498 299.235 298.697 298.375 298.438 297.717 297.391 55 56 33.5817 33.2569 32.9319 32.669 32.2817 31.9564 31.631 31.355 3.9798 3.654 56 57 36.8237 36.5 36.1762 35.8523 35.5283 35.242 34.8799 34.5555 34.231 33.964 57 58 31.54 39.7315 39.489 39.861 38.7633 38.443 38.1172 37.794 37.477 37.1472 58 59 313.2728 312.9514 312.6299 312.384 311.9867 311.6648 311.3429 311.29 31.6987 31.3764 59 6 316.4799 316.1597 315.8394 315.519 315.1984 314.8778 314.557 314.2361 313.9151 313.594 6 61 319.6754 319.3564 319.373 318.718 318.3986 318.791 317.7595 317.4398 317.1199 316.8 61 62 322.8594 322.5415 322.2235 321.954 321.5872 321.2689 32.954 32.6318 32.3132 319.9944 62 63 326.317 325.715 325.3982 325.812 324.7642 324.447 324.1297 323.8123 323.4948 323.1771 63 64 329.1924 328.8769 328.5612 328.2454 327.9295 327.6135 327.2974 326.9811 326.6648 326.3483 64 65 332.3415 332.271 331.7126 331.398 331.833 33.7684 33.4535 33.1384 329.8232 329.579 65 66 335.479 335.1658 334.8525 334.539 334.2254 333.9117 333.5979 333.284 332.97 332.6558 66 67 338.65 338.2929 337.987 337.6684 337.356 337.435 336.738 336.418 336.152 335.7922 67 68 341.7193 341.484 341.973 34.7862 34.4749 34.1636 339.8521 339.545 339.2287 338.9169 68 69 344.822 344.5122 344.224 343.8924 343.5823 343.2721 342.9617 342.6513 342.347 342.31 69 7 347.9131 347.645 347.2958 346.987 346.678 346.369 346.598 345.755 345.4411 345.1316 7 71 35.9926 35.6851 35.3776 35.699 349.7622 349.4543 349.1463 348.8381 348.5299 348.2215 71 72 354.65 353.7542 353.4478 353.1413 352.8347 352.528 352.2211 351.9141 351.671 351.2999 72 73 357.1167 356.8116 356.564 356.211 355.8956 355.59 355.2844 354.9786 354.6726 354.3666 73 74 36.1614 359.8575 359.5534 359.2492 358.9449 358.645 358.336 358.314 357.7266 357.4217 74 75 363.1945 362.8917 362.5888 362.2858 361.9827 361.6794 361.376 361.726 36.769 36.4653 75 76 366.216 365.9143 365.6126 365.317 365.88 364.767 364.445 364.122 363.7997 363.4972 76 77 369.2258 368.9254 368.6248 368.3241 368.233 367.7224 367.4213 367.122 366.8189 366.5175 77 78 372.2241 371.9248 371.6254 371.3258 371.262 37.7264 37.4265 37.1265 369.8264 369.5262 78 79 375.218 374.9126 374.6144 374.316 374.175 373.7189 373.422 373.1213 372.8224 372.5233 79 8 378.1858 377.8888 377.5917 377.2945 376.9972 376.6998 376.422 376.145 375.867 375.588 8 81 381.1493 38.8535 38.5575 38.2615 379.9653 379.669 379.3726 379.761 378.7794 378.4827 81 82 384.111 383.865 383.5117 383.2168 382.9218 382.6267 382.3314 382.361 381.746 381.445 82 83 387.414 386.7479 386.4543 386.165 385.8667 385.5727 385.2786 384.9844 384.691 384.3957 83 84 389.97 389.6777 389.3852 389.926 388.8 388.572 388.2142 387.9212 387.628 387.3348 84 85 39.2623 85