Uhlík diody - Laboratorní úloha

1) ZADÁNÍ:

U předložených vzorků usměrňovacích a stabilizačních diod změřte a do grafů zakreslete V – A charakteristiky v propustném i závěrném směru. Při měření respektujte provozní a mezní parametry jednotlivých diod. Pro každou měřenou diod zvolte na její V – A charakteristice ( v propustné i závěrné části) pracovní bod. Pro tento pracovní bod určete hodnotu statického a dynamického odporu diody.

2) POPIS MĚŘENÉHO PŘEDMĚTU:

Pro měření jsme použili tyto diody:

Křemíková dioda (KY 130/300):

UKamax= 360 V ; IAK = 300 mA ; IAkmax = 10 A

Germaniová dioda (GA 203):

UKA = 60 V ; UKAmax = 75 V ; IAKmax = 75 mA

Zenerova dioda (6NZ70):

IAKmax = 110 mA

3) TEORETICKÝ ROZBOR:

Připojený přechod PN na vnější napětí

Připojíme – li kladný pól baterie na oblast typu P, záporný pól na oblast typu N krystalu křemíku nebo germania. Pokud dosahuje vnější napětí hodnoty několika málo desetin voltu a je tedy podstatně nižší něž difúzní napětí přechodu, prochází přechodem jen nepatrný proud, protože oblast prostorového náboje má velký odpor (velmi malou elektrickou vodivost).

Závěrně polarizovaný přechod PN

Připojíme – li záporný pól zdroje na oblast P a kladný na oblast N. V tomto případě jsou vnějším zdrojem díry i elektrony, nacházející se v oblasti typu P, resp. N, od přechodu odtahovány. Mohli bychom názorněji říci, že vnější napětí „odsává“ nosiče nábojů z přechodu PN. Protože tímto způsobem jsme ještě dále zmenšili počet volných nosičů nábojů proti stavu, kterým jsme se zabývali v předchozím článku, rozšířila se ještě více oblast prostorového náboje, jež má nepatrnou elektrickou vodivost. I když přiložíme na přechod podstatně vyšší napětí, proud přechodem PN téměř neprotéká. říkáme, že přechod je polarizován závěrně, napětí působící na něm, označujeme jako závěrné napětí.

Propustně polarizovaný přechod

Pokud dosáhne vnější napětí hodnoty difúzního napětí (u germania je jeho hodnota asi 0,4 V, u křemíku asi 0,8 V) začne proud procházející přechodem prudce vzrůstat. Tento jev vysvětlíme takto: vnější napětí odpuzuje kladné díry z oblasti typu P přes přechod PN do oblasti N a podobně žene nabité volné elektrony z oblasti N přes přechod do oblasti P. Dřív e nepatrně vodivý přechod PN je nyní zaplaven pohyblivými nosiči nábojů, takže jeho odpor se značně zmenšuje. Při polaritě vnějšího zdroje, kterou jsme předpokládali, tedy přechod PN propouští při poměrně malém napětí velké proudy. Uvedený směr proudu se proto nazývá propustný.

Usměrňovací účinek diody

Během doby, kdy je dioda zatížena propustným proudem, je její přechod PN zaplaven volnými nosiči nábojů (elektrony a děrami), jež mají jistou, byť i krátkou dobu života. Následek toho je, že při přechodu diody z propustného do závěrného směru vlivem změněné polarity vnějšího napětí v první chvíli prochází závěrný proud, jehož hodnota je podstatně větší než v ustáleném stavu. Tento jev se nazývá komutace diody. Časový úsek mezi okamžikem, kdy proud diody prošel právě nulou a okamžikem, kdy dosáhl hodnoty ustáleného stavu (a tedy dioda je dokonale vypnuta) označujeme za dobu komutace diody, nebo závěrnou zotavovací dobou.