Experimente in care se foloseste osciloscopul

Experimente in care se foloseste osciloscopul

Ridicarea caracteristicii curent-tensiune pentru un dipol cu dioda semiconductoare

1. Consideratii teoretice

     Dioda conduce numai cand potentialul anodului este mai mare decat al catodului ( in acest caz anodul este "+" pozitiv si catodul este "-" negativ) si spunem ca dioda este alimentata in sens direct. Daca potentialul anodului este mai mic decat al catodului , dioda nu conduce si spunem ca este alimentata in sens invers. In figurile de mai jos sunt trasate cateva caracteristici, pentru diode semiconductoare in cateva situatii teoretice:

simbolul diodei semiconductoare

 

fig.1a fig.1b fig.1c

fig.1d

fig.1a caracteristica unei diode ideale cu R_d = 0, R_inv →∞ si U_d = 0

fig.1b caracteristica unei diode cu R_d = 0, R_inv →∞ si U_d > 0

fig.1c caracterisyica unei diode cu R_d ≠ 0, R_inv →∞ si U_d > 0

fig.1d caracteristica curent tensiune pentru o dioda reala.

Am facut urmatoarele notatii:

     R_d -rezistenta in sens direct;

     R_inv -rezistenta electrica in sens invers;

     U_d -tensiune de deschidere (desi este alimentata in sens direct dioda semiconductoare nu conduce decat in situatia in care tensiunea de la bornele ei este mai mare decat U_d, care pentru diode cu siliciu are valoarea U_d = 0.70V,   iar pentru diode cu germaniu are valoarea U_d =0.30V;

     In general, R_inv are valoare foarte mare si practic curentul in sens invers este considerat nul;

     Cand tensiunea la bornele diodei este mai mare decat U_d, dioda conduce si prezinta o conductie neliniara pe o portiune mica , dupa care prezinta conductie liniara (v. fig.3d);

     Din caracteristicile de mai sus, se vede ca pentru U < U_d (dioda alimentata in sens invers) curentul are valoarea zero. Daca se mareste tensiunea inversa si trece de o anumita valoare prescrisa de fabricant, dioda se "strapunge" si nu mai poate fi folosita ( de fapt se distruge jonctiune p-n).

2. Schema electrica

3. Obiectivele

      Ridicarea caracteristicii folosind osciloscopul;

      Formarea deprinderilor de manuire a osciloscopului;

4.Aparate si materiale

   Panoul prntru experiente de electricitate;

   Osciloscop;

   Dioda semiconductoare (se poate folosi orice tip de dioda semiconductoare cu Si ce are R_d >4Ω);

   Rezistor de sarcina R_s = 10kΩ;

   Strapi de legatura pentru asigurarea continuitatii circuitului;

   Sursa de tensiune alternativa cu valoarea eficace U = 12V.

5. Realizarea practica cu ajutorul panoului FIZ-EL-10 :

Modul de lucru

      Se realizeaza montajul, asa cum se arata in fig.2 si foto.12a:

fig.2

      Se alimenteaza dipolul la borne cu tensiune alternativa sinusoidala si de valoare eficace U = 12V;

      Se conecteaza osciloscopul la bornele de pe panou astfel:

1. Se scoate din functiune baleiajul osciloscopului (osciloscopul are aceasta facilitate) si in mijlocul ecranului apare un punct luminos;
2. Intrarea X a osciloscopului se conecteaza la borna X de pe panou;
3. Intrarea Y a osciloscopului se conecteaza la borna Y de pe panou;
4. "Masa" osciloscopului la borna de"masa" a panoului;

      Variind tensiunea de alimentare cu ajutorul potentiometrului de pe panou , pe ecranul osciloscopului apare carcteristica reala a diodei I = f(U)( v.foto.12a);

      Caracteristica este trasata automat si in domeniul valorilor negative ale tensiunii de alimentare:

      Alternanta "+" traseaza graficul in domeniul valorilor pozitive , si alternanta "-" , traseaza graficul in domeniul valorilor negative;

      In acest experiment , se pleaca de la valoarea zero a tensiunii de alimentare si se obseva ca:

   Pe masura ce creste tensiunea la bornele de intrare ale dipolului, graficul "merge" atat spre stanga ( curent "0", domeniul valorilor negative pentru tensiune) cat si spre dreapta ( valoare "0" pana in momentul deschiderii diodei , dupa care o conductie neliniara si apoi o linie dreapta ce face un anumit unghi cu axa tensiunii) ;

   Graficul porneste din origine, simultan din centrul ecranului, spre dreapta si spre stanga;

Trecand osciloscopul pe functia "baleiaj" pe ecran apare forma semnalului dupa dioda semiconductoare (v. foto.12b); practic acest circuit este un redresor monoalternanta .