Charakteristiky diod. Cvičení 5. Elektronické prvky A2B34ELP. V-A charakteristika diody a její mezní parametry

Transkript

1 Cvičení 5 Charakteristiky diod V- charakteristika diody a její mezní parametry Simulace V- charakteristiky (PSpice) a její analýza (Excel) Modely diody Pracovní bod P o, náhladní lineární obvod (NLO) pro P o Příklad napěťový dělič s diodou Simulace napěťový dělič s diodou (PSpice), odečet parametrů NLO (Excel) Měření propustných charakteristik polovodičových diod a jejich graf (Excel) Elektronické prvky 2B34ELP

2 Dioda voltampérová charakteristika [m] 2 I F nkt I e, e F F nkt e 15 BR průrazné napětí 1 R I R =5V závěrný proud typicky n@t= =5m propustný úbytek.8 1. I R []

3 Dioda mezní parametry [m] V SM RRM RSM I Z Forward Verage Current Forward Surge Maximum Current Reverse Repetetive Maximum Voltage Reverse Surge Maximum Voltage Zener Current V BR RRM R I Z I R []

4 Dioda katalogový list RRM Reverse Repetetive Maximum Voltage V SM Forward Verage Current Forward Surge Maximum Current I R Forward Voltage Reverse Current

5 PSpice V- charakteristika 1) Spustit Capture/Design Entry CIS 2) File Open Project 5_D_V.opj dispozici jsou tři simulační profily: 1. Pracovní bod 2. Stejnosměrná analýza V propustná 3. Stejnosměrná analýza V závěrná Proveďte simulaci průběhu propustné charakteristiky diody 1N41 Výsledek simulace importujte do Excelu (list V_diody) a zpracujte. Proveďte simulaci průběhu závěrné charakteristiky diody 1N41

6 Import charakteristik do Excelu 1) Vybrat okno s grafem obsahujícím charakteristiku, kterou chceme exportovat 2) Vybrat charakteristiku kliknutím LMB na jají název (název zčervená) 3) ložit charakteristiku pomocí Ctrl-C 4) Vložit přes Ctrl-V na požadované místo v Excelu 5m 4m zde kliknout LMB 2m V 2mV 4mV 6mV 8mV I(D1) V_V1

7 Import grafů do Excelu 1) Vybrat okno s grafem, který chceme exportovat 2) Zvolit Window Copy to clipboard 3) V dialogovém oknu zaškrtnout pouze SE SCREEN COLORS O 4) Vložit přes Ctrl-V na požadované místo v Excelu

8 Zpracování výsledků list V_diody nasimulovaná charakteristika a její aproximace exponenciálou zde vložit nasimulovanou charakteristiku zadání parametrů z aproximace pro zjištění faktoru n

9 Modely diod úplné odporové (statické) kt/e e I I T F T F 1 Exponenciální T F F T F e I I pro [m]

10 Modely diod úplné odporové (statické) Ideální [m] závěrná polarizace propustná polarizace závěrná polarizace I = propustná polarizace I I I =

11 Modely diod úplné odporové (statické) Linearizovaný po částech [m] I = I I - / RD I R D,R D paramery modelu

12 Modely diod úplné odporové (statické) proximace konstantním zdrojem [m] I = I I I pro Si@3.6-.7V

13 Příklad 1: Pro zadané hodnoty napětí 1 určete hodnoty napětí 2, je-li R 1 a R 2 = 1 kohm. važujte V charakteristiku diody dle obrázku.. 1 = 1V B. 1 = - 1V

14 Řešení : Při 1 = 1V je napětí diody záporné dioda nevede proud diodu nahradíme rozpojenými svorkami R R1 R2 / 2

15 Řešení B: Při 1 = -1V je napětí diody kladné, větší než.7v dioda vede proud diodu nahradíme zdrojem napětí.7v =.7V 2. 7V

16 Příklad 2: V obvodu s diodou určete souřadnice jejího pracovního bodu a určete parametry náhradního lineárního obvodu (NLO) pro CC = 1.2 V. R = 1 [m] 14 CC 1N47 R I R []

17 Postup řešení: 1. Popsat obvod ve shodě s charakteristikou R = 1 [m] 14 CC R I R []

18 Postup řešení: 1. Popsat obvod ve shodě s charakteristikou 2. Sestavit obvodové rovnice R = 1 [m] 14 CC R CC = R + (1) = f( ) (2) I R []

19 Postup řešení: 1. Popsat obvod ve shodě s charakteristikou 2. Sestavit obvodové rovnice 3. Řešení analytické (numerické) X grafické R = 1 [m] 14 CC R CC = R + (1) = f( ) (2) I R []

20 Grafické řešení proud zdroje nakrátko CC = R + [m] 14 I k = CC /R (2) = ( cc - )/R (1) GRF rce (1) (1) pracovní bod P [o,o ] R CC = n napětí zdroje naprázdno 1. I R []

21 Náhradní lineární obvod NLO linearizace charakteristiky v okolí P [m] 14 linearizace charakteristiky tečnou v P = o + R d P Δ R d = Δ Δ R d 2 Δ

22 PSpice Pracovní bod diody 1) Spustit Capture/Design Entry CIS 2) File Open Project 5_D_P.opj dispozici je simulační profil: 1. 1N541-Prac_bod Proveďte simulaci grafického řeření polohy pracovního bodu diody pro tři hodnoty parametru R x = 2, 1k a 5k Souřadnice pracovního bodu a odečtené hodnoty differenciálního odporu R d zaneste do Excelu (list P ).

23 Odečet parametrů P ze simulace 1) ktivovat kursor a vybrat charakteristiku, se kterou chceme pracovat, kliknutím LMB i RMB na její název 2) ursor 1 (LMB) an kursor 2 (RMB) umístíme na dvě různá místa charakteristiky v okně Probe Cursor pak budou jejich souřadnice aktivace kursoru vybraná charakteristika LMB i RMB poloha kursoru 2 - RMB poloha kursoru 1 - LMB P souřadnice kursorů a jejich diference

24 Zpracování výsledků list P zde importovat graf řešení úlohy zde doplnit souřadnice P a odečtené hodnoty R d kalkulátor pro výpočet R d

25 Měření V charakteristik diod Cíl: změřit propustné V charakteristiky různých typů polovodičových diod a vykreslit grafy jejich charakteristik v Excelu (list F) TYP V (m) SM () MEZNÍ PRMETRY RRM (V) RSM (V) Poznámka 1N řemíková usměrňovací dioda s pn přechodem. 1BQ Schottkyho usměrňovací dioda ZD 3V3 Zenerova dioda 3.3 V LED IR 65 5 Infračervená Gals svítivka LED RED Červená InGalP svítivka LED YELLOW Žlutá InGalP svítivka LED - BLE Modrá svítívka GaN na SiC

26 Princip měření [m] R x = 1k až 1M R CC 1 R 1 CC =15V CC R 2 R 2 R 1 <R 2 <R 3 <R 4 CC R 3 R 3 R 4 CC R 4 CC

27 Přípravek pro měření V charakteristik diod volba diody volba odporu R x

28 Zapojení pro měření V charakteristik diod CC V Rx V CC =15V R x =4k7

29 Zpracování výsledků list F u vybraných diod doplnit naměřené souřadnice a pracovních bodů R x