Mérési utasítás A mérés célja: Diódák statikus mérésén keresztül megismerkedni azok felhasználhatóságával, tulajdonságaival. A mérés során el kell készíteni különböző félvezető diódák karakterisztikájának felvételét. A mérendő objektumok: kisáramú pn-dióda, LED, Zener-dióda. A felhasznált mérőműszerek: Csoport egyik felének o Statikus mérőpanel o Kézi multiméter o Telepes hálózati adapter Csoport másik felének o Alkatrészek o Elvis mérőrendszer A végrehajtandó feladatok: 1. A kapcsolási vázlatnak megfelelően állítsa össze a mérést. Di ohm Udi 2. Dióda karakterisztika felvétele. A BAY43 típusú szilícium egyenirányító dióda az U di és GND pontok között helyezkedik el, az áram-meghajtást (mindig ilyet kell alkalmazni!) a vele sorban levő, a D i és U di pontok között levő Ω értékű ellenállás valósítja meg. A diódán folyó áram így I d =(D i -U di )/Ω, a diódán levő feszültség pedig U di. A statikus karakterisztika ezen két mennyiség ábrázolása különböző értékpárokra. - kössük össze az U 1 és D i pontokat, - ellenőrizzük a bejövő feszültséget az U telep ponton (célszerűen kb. 5V kell legyen), - mérjük meg a D i és U di pontok feszültségét (a multiméter földje legyen mindig
- jegyezzük fel a kapott I d U di értékpárt, - állítsunk be a potenciométerrel más D i feszültségeket és ismételjük meg az értékpárok meghatározását, legalább 10 pontban, az I d =0,1-10mA tartományban, szerkesszük meg a dióda egytöréspontos karakterisztikáját. - Határozzuk meg a dióda egyenletét! - Határozzuk meg a nyitófeszültséget! 3. A kapcsolási vázlatnak megfelelően állítsa össze a mérést. LED ohm Uled 4. LED karakterisztika felvétele. A fénykibocsátó dióda az U led és GND pontok között helyezkedik el, az áram-meghajtást (mindig ilyet kell alkalmazni!) a vele sorban levő, a LED és U led pontok között levő Ω értékű ellenállás valósítja meg. A diódán folyó áram, az előzőhöz hasonlóan, I d =(LED - U led )/ Ω, a dióda levő feszültség pedig U led. A mérés kezdetén az U 1 és LED pontokat kell összekötni. A továbbiakban a mérés menete teljesen hasonló az előbbihez. Mérés közben figyeljük a kibocsátott fény intenzitását. - kössük össze az U 1 és LED pontokat, - ellenőrizzük a bejövő feszültséget az U telep ponton (célszerűen kb. 5V kell legyen), - mérjük meg a D LED és U led pontok feszültségét (a multiméter földje legyen mindig - jegyezzük fel a kapott I d U di értékpárt, - állítsunk be a potenciométerrel más D i feszültségeket és ismételjük meg az értékpárok meghatározását, legalább 10 pontban, az I d =0,1-10mA tartományban, szerkesszük meg a LED egytöréspontos karakterisztikáját. - Határozzuk meg a LED egyenletét! - Határozzuk meg a nyitófeszültséget!
5. A kapcsolási vázlatnak megfelelően állítsa össze a mérést. Zen 360ohm Uz 6. mérés. Zener-dióda karakterisztika felvétele. A 4,7V-os feszültség-stabilizáló dióda az U z és GND pontok között helyezkedik el, az áram-meghajtást (mindig ilyet kell alkalmazni!) a vele sorban levő, a ZEN és U z pontok között levő 360Ω értékű ellenállás valósítja meg. A mérés kezdetén az U 1 és ZEN pontokat kell összekötni. A továbbiakban a mérés menete, beleértve a dióda-áram kiszámítását és a karakterisztika-pontok felvételét, teljesen hasonló az előbbihez. - kössük össze az U 1 és Z en pontokat, - ellenőrizzük a bejövő feszültséget az U telep ponton (célszerűen kb. 7V kell legyen), - mérjük meg a D zen és U z pontok feszültségét (a multiméter földje legyen mindig - jegyezzük fel a kapott I z U z értékpárt, - állítsunk be a potenciométerrel más D z feszültségeket és ismételjük meg az értékpárok meghatározását, legalább 10 pontban, az I z =0,1-10mA tartományban, szerkesszük meg a dióda egytöréspontos karakterisztikáját. - Határozzuk meg a dióda egyenletét! - Határozzuk meg a letörési felszültséget! Mérési jegyzőkönyv: A mérés körülményeit rögzítése elektronikus jegyzőkönyvben és a BAY41, a LED és Zener-dióda I(U) karakterisztikáját pedig EXCEL program segítségével rajzolja fel. Az EXCEL program Trendvonal menüpontjának segítségével kell meghatározni a mért karakterisztikát zárt alakban, és összevetni az előadáson tanultakkal. A karakterisztikákat is tartalmazó elektronikus jegyzőkönyvet elektronikus levélben a címemre (tihanyia@digitus.itk.ppke.hu) a tárgy rovatban DIÓDA MÉRÉS megjelöléssel kérem a mérés napján.
Ellenőrző kérdések: Mi a munkapont? Mi a munkaegyenes Mekkora maximális árammal végezhetjük a mérést? Mi a félvezető? Elektromos szempontból milyen tulajdonságokkal rendelkeznek a félvezetők? Mi a szennyezés? Mikor beszélünk p típusú szennyezésről? Mi a diffúzió jelensége? Indokolja meg a dióda-karakterisztika alakját! Mi a küszöb feszültség? Mi a lyuk fogalma? Mi a potenciál gát? Hogyan működik a lyuk vezetés? Hol alkalmazzák a Zener-diódát? Milyen félvezetőből készíthető LED? Mi a LED működésének alapja?
Mérési segédletek I. A statikus mérőpanel A statikus mérőpanel, amelyet az alábbi ábra szemléltet, 7 db. félvezető eszköz statikus karakterisztikájának felvételére szolgál. A panelen a 7 eszköz, valamint két potencióméterrel (Potm1 és Potm2) szabályozható feszültség-forrás Adapt csatlakozó Utelep 15Ω Graetz egyenirányító Di LED Therm gg OPT1 OPT 470µ U1 Potm1 Potm2 U2 360 470 22K 150 100 150 2.4K Udi Uled Uz Uth Ub Uc Ug Ud Uin Uout Z4.7 GND BC182 Termisztor IRF740 Optovilla helyezkedik el, amelyeket külső vezetékekkel kell az éppen mérni kívánt eszközhöz csatlakoztatni. A csatlakoztatás a feliratokkal ellátott tüskéken keresztül történik, ilyenek segítségével csatlakoztatható a DC feszültségmérő műszer is. A panel DC bemenő-feszültsége az Utelep tüskén mérhető meg (értéke 6-8V között kell legyen), a két szabályozható feszültség az U1 ill. U2 tüskékről vehető le. Vigyázat: sohasem mérjünk ellenállás-értéket, ha a panel feszültség alatt van! II. Az EXCEL program használata 1.) Két egymás melletti oszlopban tüntetjük fel a mért feszültség és áramerősség értékeket. 2.) A mért értékeket kijelöljük majd a diagram varázsló segítségével X-Y karakterisztikában tüntetjük fel. 3.) Az elkészült diagram adatsor vonalára kattintva a menüből kiválasztjuk a trendvonal menüpontot, és ennek segítségével meghatározzuk a mért görbe exponenciális közelítését. Az egyebek fülön jelöljük meg az egyenlet látszik a diagramon választómezőt.