1. Změřte voltampérovou charakteristiku vakuové diody (EZ 81) pomocí zapisovače 4106.

HTML
DOWNLOAD

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "1. Změřte voltampérovou charakteristiku vakuové diody (EZ 81) pomocí zapisovače 4106."

Břetislav Vlček
před 9 lety
Počet zobrazení:

1 1 Pracovní úkol 1. Změřte voltampérovou charakteristiku vakuové diody (EZ 81) pomocí zapisovače Změřte voltampérovou charakteristiku Zenerovy diody (KZ 703) pomocí převodníku UDAQ- 1408E. 3. Pro Zenerovu diodu určete její dynamický vnitřní odpor v propustném směru při proudu 200 ma a v závěrném směru pro proud 400 ma. 4. Určete odpovídající Zenerovo napětí U Z. 5. Zakreslete do VA charakteristiky zatěžovací přímku pro napětí zdroje U 1 = -9 V a proud I = 400 ma. 6. Sestavte stabilizátor napětí a ověřte jeho funkci. 2 Teoretický úvod 2.1 Vakuová dioda Vakuová dioda je vzduchoprázdná skleněná baňka se dvěma elektrodami: anodou a katodou. V propustném směru lze závislost anodového proudu na anodovém napětí přibližně popsat Langmuirovým třípolovinovým vztahem, I a = au 3/2 (1) kde a je konstanta, která závisí na geometrickém uspořádání elektrod. Velikost emisního proudu z katody je dána Richardson-Dushmanovým zákonem, I = SAT 2 e w 0 kt (2) kde A, w 0 jsou konstanty dané materiálem katody, S je plocha katody, k je Boltzmannova konstanta a T je teplota. Z toho plyne, že v levém ε-okolí nulového napětí poteče obvodem nenulový proud. Zenerova dioda je konstruována tak, aby v závěrné části mohlo docházet k nedestruktivnímu průrazu, při kterém diodou začne procházet relativně velký proud při téměř konstantním napětí. Dynamický vnitřní odpor diody určuje závislost výstupního napětí U 0 na odebíraném proudu I 0 (v pracovním bodě). 3 Měření 3.1 Vakuová dioda EZ81 R = U 0 I 0 (3) Pro měření vakuové diody v propustném směru bylo použito zapojení na obrázku 1. Velikost měrného rezistoru byla R = (10, 00 ± 0, 01) Ω. Škála zapisovače na ose X byla 1 V/cm, na ose Y byla 100 mv/cm (10 ma/cm). Pro měření v záverném směru bylo zapojení jako na obrázku 2. Velikost měrného rezistoru zůstala R = (10, 00 ± 0, 01) Ω, škály na osách zapisovače byly pro osu X 200 mv/cm, pro osu Y 0,5 mv/cm. Graf ze zapisovače je v příloze A, charakteristika naměřená A/D převodníkem UDAQ-1408E je na obrázcích 3,??. 1

Zakreslete do VA charakteristiky zatěžovací přímku pro napětí zdroje U 1 = -9 V a proud I = 400 ma. 6. Sestavte stabilizátor napětí a ověřte jeho funkci. 2 Teoretický úvod 2.

2 Obrázek 1: Schéma zapojení vakuové diody pro měření v propustném směru. Obrázek 2: Schéma zapojení vakuové diody pro měření v závěrném směru. 3.2 Zenerova dioda KZ703 Pro měření VA charakteristiky Zenerovy diody byl použit A/D převodník UDAQ-1408E. Obvod byl pro měření v propustném směru zapojen podle schématu obrázku 5, pro měření v závěrném směru podle obrázku 6. Naměřená VA charakteristika je na obrázku 7. Dynamický vnitřní odpor diody KZ703 v propustném směru pro proud I z = 200 ma je R d = U0 I 0 = (3, 3 ± 0, 1) Ω. V závěrném směru je pro proud I z = -400 ma dynamický vnitř. odpor R d = (16, 8 ± 0, 5) Ω. Lineární oblast v závěrném směru lze popsat závislostí I = a(u U z ). Z této závislosti se určí Zenerovo napětí U z = ( 6, 86 ± 0, 05)V, kde chyba je chybou lineární regrese. Zapojení stabilizátoru napětí je nakresleno na obrázku 8. Naměřené hodnoty protékajícího proudu a napětí na diodě jsou uvedeny v tabulce 1. Napětí zdroje bylo měreno digitálním voltmetrem Mastech MY-68, napětí na diodě digitálním voltmetrem Mastech MY-65 a protékající proud byl měřen ručkovým miliampérmetrem s třídou přesnosti 0,5. U 0 [V] (±0, 7%) U Z [V] (±0, 1%) I [ma] (±6mA) 9,0 7, ,42 7, ,0 7, ,0 7, ,0 7,2 830 Tabulka 1: Hodnoty naměřené na stabilizátoru napětí pro zadaný rozsah vstupního napětí. 2

Obvod byl pro měření v propustném směru zapojen podle schématu obrázku 5, pro měření v závěrném směru podle obrázku 6. Naměřená VA charakteristika je na obrázku 7.

3 4 Diskuze Obrázek 3: VA charakteristika vakuové diody EZ81 v propustném směru. Ve VA charakteristice vakuové diody v závěrném směru je v okolí nulového napětí patrný proud několik desítek µa, způsobený termoemisí elektronů. V propustném směru se naměřená křivka přibližně shoduje s třípolovinovým zákonem. Hodnoty naměřené na stabilizačním obvodu odpovídají v rámci tolerance součástky očekávání, stabilizované napětí činí přibližně 7 V. 5 Závěr VA charakteristika vakuové diody EZ 81 je znázorněna na obrázcích 3, 4 a v příloze A. VA charakteristika Zenerovy diody KZ 703 je znázorněna na obrázku 7. Dynamický odpor po proud I = 200 ma činí pro proud I = -400 ma Zjištěné Zenerovo napětí je R d,200ma = (3, 3 ± 0, 1) Ω R d = (16, 8 ± 0, 5) Ω U z = ( 6, 86 ± 0, 05)V Činnost stabilizačního obvodu byla úspěšně ověřena. 3

V propustném směru se naměřená křivka přibližně shoduje s třípolovinovým zákonem.

4 Literatura Obrázek 4: VA charakteristika vakuové diody EZ81 v závěrném směru. [1] Studijní text k Praktiku II pdf 4

5 Obrázek 5: Schéma zapojení Zenerovy diody pro měření v propustném směru. Obrázek 6: Schéma zapojení Zenerovy diody pro měření v závěrném směru. 5

6 Obrázek 7: VA charakteristika Zenerovy diody KZ703. Obrázek 8: Schéma zapojení stabilizátoru napětí. 6

Podobné dokumenty

Praktikum II Elektřina a magnetismus

Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK Praktikum II Elektřina a magnetismus Úloha č. XI Název: Charakteristiky diod Pracoval: Matyáš Řehák stud.sk.: 13 dne: 17.10.2008 Odevzdal