3. Изучение свойств диода

Note

На основе курса Электроника для начинающих, Д.Забарило

Уроки:

  • 8.1. Светодиоды. Принцип работы. УГО.

  • 8.2. Вольт-амперная характеристика (ВАХ). Линейная и нелинейная зависимости. Прямая ветвь ВАХ.

  • 8.3. Обратная ветвь ВАХ.

  • 8.4. ВАХ светодиодов. Расчет параметров токоограничивающих резисторов.

  • 8.5. Макетные платы. Виды и применение макетных плат.

  • 8.6. Первая схема на макетной плате.

  • 8.7. Последовательно соединение светодиодов. Баланс мощностей.

  • 8.8. Параллельное соединение светодиодов. Обоснование выбора схемы соединения светодиодов.

  • 8.9. Двухцветные и RGB-светодиоды.

3.1. Задачи

  1. Построить графики зависимости тока от напряжения в цепи с диодом.

  2. Экспериментально проверить заявленное напряжение открытия светодиодов разных цветов.

3.2. Введение

Диоды — это полупроводниковые приборы, состоящие из одного p - n перехода, ток через который проходит в одном направление и не проходит в обратном.

3.3. Описание опыта

Принципиальная схема цепи, используемой в данной работе, изображена на рисунке ниже.

../../_images/vd_red_006_schematic.png

Схема цепи с диодом

  • R1 - 1 КОм

  • VD1 - светодиод 5мм (красный, желтый, зеленый, синий). Рабочий ток 20мА

  • Gen - -4 В; +4 В (пилообразный)

  • Ch1, Ch2 - каналы осциллографа

Измеренные тестером значения открытия светодиодов:

  • Красный - 1.98 В

  • Желтый - 1.98 В

  • Зеленый - 2.08 В

  • Синий - 2.72 В

3.4. Лабораторная работа

В первом опыте используется красный светодиод.

С генератора подается пилообразный сигнал частотой 500 Гц и амплитудой 4 В.

../../_images/vd_red_001_ugen.png

Сигнал генератора Gen

На графике ниже показано падение напряжения на сопротивлении R1.

При отрицательной полуволне ток в цепи отсутствует и падения напряжения на сопротивлении R1 нет. При достижении напряжения источника питания 2 В диод начинает открываться и ток начинает течь.

../../_images/vd_red_002_ur.png

Падение напряжения на сопротивлении R1

На следующем графике показано падение напряжения на красном светодиоде.

При напряжении источника питания (генератора) 2 В p-n переход открывается и далее падение напряжения изменяется незначительно.

../../_images/vd_red_003_uvd.png

Падение напряжения на красном светодиоде

Имея данные падения напряжения на резисторе R1 мы можем рассчитать ток в цепи и построить график зависимости тока от напряжения (Вольт-Амперная Характеристика).

График зависимости зависимости тока от напряжения приведен ниже. Н этом графике видно, что диот начинает открываться при напряжении генератора 2.1 В.

../../_images/vd_red_004_iu.png

Зависимость тока от напряжения (ВАХ) для красного светодиода

Имея ток цепи и падение напряжения на светодиоде мы можем рассчитать сопротивление светодиода.

График сопротивления светодиода приведен ниже.

../../_images/vd_red_005_r.png

Сопротивление красного светодиода

Результаты измерений и графики зависим тока от напряжения для светодиодов других цветов приведены на рисунках ниже.

На графиках видно, что зеленый и желтый светодиоды открываются при напряжении 2.1 В, так же как и красный светодиод.

А синий светодиод открывается при напряжении 2.9 В.

../../_images/vd_green.png

Зеленый светодиод. Напряжение генератора и падения напряжения на R1 и VD1

../../_images/vd_green_iu.png

Зеленый светодиод. Зависимость тока от напряжения (ВАХ)

../../_images/vd_yellow.png

Желтый светодиод. Напряжение генератора и падения напряжения на R1 и VD1

../../_images/vd_yellow_iu.png

Желтый светодиод. Зависимость тока от напряжения (ВАХ)

../../_images/vd_blue.png

Синий светодиод. Напряжение генератора и падения напряжения на R1 и VD1

../../_images/vd_blue_iu.png

Синий светодиод. Зависимость тока от напряжения (ВАХ)

3.5. Выводы

  1. Напряжение открытия синего светодиода значительно выше чем красного, желтого и зеленого.

  2. После открытия диода, падение на нем практически не меняется, т.е. он работает как стабилизатор напряжения.

3.6. Ссылки

  1. Электроника для начинающих, Д.Забарило