Rev Author Line No. Line
187 miho 1 <!DOCTYPE HTML PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.01//EN" "http://www.w3c.org/TR/html4/strict.dtd">
2 <html>
3 <head>
4 <meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=utf-8">
5 <title> Není dioda jako dioda </title>
6 <meta name="keywords" content="stavebnice MLAB měření diod ">
7 <meta name="description" content="Projekt MLAB, Není dioda jako dioda">
8 <!-- AUTOINCLUDE START "Page/Head.cs.ihtml" DO NOT REMOVE -->
9 <link rel="StyleSheet" href="../../../../Web/CSS/MLAB.css" type="text/css" title="MLAB základní styl">
10 <link rel="shortcut icon" type="image/x-icon" href="Web/PIC/MLAB.ico">
11 <script type="text/javascript" src="../../../../Web/JS/MLAB_Menu.js"></script>
12 <!-- AUTOINCLUDE END -->
13 </head>
14  
15 <body lang="cs">
16  
17 <!-- AUTOINCLUDE START "Page/Header.cs.ihtml" DO NOT REMOVE -->
18 <!-- ============== HLAVICKA ============== -->
19 <div class="Header">
20 <script type="text/javascript">
21 <!--
22 SetRelativePath("../../../../");
23 DrawHeader();
24 // -->
25 </script>
26 <noscript>
27 <p><b> Pro zobrazení (vložení) hlavičky je potřeba JavaScript </b></p>
28 </noscript>
29 </div>
30 <!-- AUTOINCLUDE END -->
31  
32 <!-- AUTOINCLUDE START "Page/Menu.cs.ihtml" DO NOT REMOVE -->
33 <!-- ============== MENU ============== -->
34 <div class="Menu">
35 <script type="text/javascript">
36 <!--
37 SetRelativePath("../../../../");
38 DrawMenu();
39 // -->
40 </script>
41 <noscript>
42 <p><b> Pro zobrazení (vložení) menu je potřeba JavaScript </b></p>
43 </noscript>
44 </div>
45 <!-- AUTOINCLUDE END -->
46  
47 <!-- ============== TEXT ============== -->
48 <div class="Text">
49 <p class="Title">
50 Není dioda jako dioda
51 </p>
52 <p class="Subtitle">
53 Vybrali jsme zástupce od nejběžnějších diod a změřili jsme, jaké je
54 na diodách napětí v&nbsp;propustném směru při různých proudech.
55 </p>
56 <p class=Autor> Milan Horkel</p>
57  
58 <p>
59 <a href="../Není dioda jako dioda.pdf"><img class="NoBorder"
60 src="../../../../Web/PIC/FileIco_PDF.ico"
61 alt="Acrobat">&nbsp;PDF verze</a>
62 </p>
63  
64 <h1> Data </h1>
65 <p>
66 Měřili jsme pomocí regulovatelného zdroje s&nbsp;omezovacím
67 odporem 470Ω všechny diody najednou.
68 </p>
69  
70 <table class="Center">
71 <tr>
72 <th colspan=2 rowspan=2> Dioda </th>
73 <th colspan=7 class="Center"> Proud [mA] </th>
74 </tr>
75 <tr class="Center">
76 <th> 0,1 </th>
77 <th> 0,23 </th>
78 <th> 0,6 </th>
79 <th> 1,4 </th>
80 <th> 4 </th>
81 <th> 10,2 </th>
82 <th> 20 </th>
83 </tr>
84 <tr>
85 <td class="Left"> SCHOTTKY </td>
86 <td rowspan=10> Napětí [V] </td>
87 <td> 0,12 </td>
88 <td> 0,14 </td>
89 <td> 0,16 </td>
90 <td> 0,19 </td>
91 <td> 0,21 </td>
92 <td> 0,24 </td>
93 <td> 0,26 </td>
94 </tr>
95 <tr>
96 <td class="Left"> OA9 </td>
97 <td> 0,17 </td>
98 <td> 0,2 </td>
99 <td> 0,23 </td>
100 <td> 0,26 </td>
101 <td> 0,3 </td>
102 <td> 0,35 </td>
103 <td> 0,4 </td>
104 </tr>
105 <tr>
106 <td class="Left"> GA201 </td>
107 <td> 0,18 </td>
108 <td> 0,23 </td>
109 <td> 0,28 </td>
110 <td> 0,39 </td>
111 <td> 0,58 </td>
112 <td> 0,88 </td>
113 <td> 1,21 </td>
114 </tr>
115 <tr>
116 <td class="Left"> 1N4148 </td>
117 <td> 0,48 </td>
118 <td> 0,52 </td>
119 <td> 0,56 </td>
120 <td> 0,6 </td>
121 <td> 0,66 </td>
122 <td> 0,71 </td>
123 <td> 0,75 </td>
124 </tr>
125 <tr>
126 <td class="Left"> LED Infra </td>
127 <td> 1,05 </td>
128 <td> 1,09 </td>
129 <td> 1,13 </td>
130 <td> 1,16 </td>
131 <td> 1,2 </td>
132 <td> 1,24 </td>
133 <td> 1,3 </td>
134 </tr>
135 <tr>
136 <td class="Left"> LED Červená </td>
137 <td> 1,45 </td>
138 <td> 1,49 </td>
139 <td> 1,52 </td>
140 <td> 1,57 </td>
141 <td> 1,56 </td>
142 <td> 1,68 </td>
143 <td> 1,76 </td>
144 </tr>
145 <tr>
146 <td class="Left"> LED Žlutá </td>
147 <td> 1,66 </td>
148 <td> 1,7 </td>
149 <td> 1,74 </td>
150 <td> 1,8 </td>
151 <td> 1,88 </td>
152 <td> 2 </td>
153 <td> 2,17 </td>
154 </tr>
155 <tr>
156 <td class="Left">LED Zelená </td>
157 <td> 1,74 </td>
158 <td> 1,77 </td>
159 <td> 1,8 </td>
160 <td> 1,86 </td>
161 <td> 1,93 </td>
162 <td> 2,04 </td>
163 <td> 2,18 </td>
164 </tr>
165 <tr>
166 <td class="Left"> LED Bílá </td>
167 <td> 2,44 </td>
168 <td> 2,52 </td>
169 <td> 2,58 </td>
170 <td> 2,62 </td>
171 <td> 2,7 </td>
172 <td> 2,82 </td>
173 <td> 2,96 </td>
174 </tr>
175 <tr>
176 <td class="Left"> LED Modrá </td>
177 <td> 2,67 </td>
178 <td> 2,7 </td>
179 <td> 2,8 </td>
180 <td> 2,82 </td>
181 <td> 2,9 </td>
182 <td> 2,99 </td>
183 <td> 3,1 </td>
184 </tr>
185 </table>
186  
187 <p>
188 <img width=598 height=377 src="Pictures/image001.gif"
189 alt="Graf závislosti napětí na proudu v propustném směru">
190 </p>
191  
192 <p>
193 Protože ideální dioda má exponenciální průběh závislosti proudu na
194 přiloženém napětí je grafem její napěťové závislosti proudu
195 v&nbsp;logaritmickém grafu přímka.
196 </p>
197  
198 <p>
199 <img width=108 height=59 src="Pictures/image002.gif"
200 alt="Vzorec I = I0 * ( EXP( QE * U / KB / T )-1)">
201 </p>
202  
203 <table>
204 <tr>
205 <td>I</td>
206 <td>proud diodou při napětí U</td>
207 </tr>
208 <tr>
209 <td>I<sub>0</sub></td>
210 <td>nasycený závěrný proud diody (závisí i na teplotě)</td>
211 </tr>
212 <tr>
213 <td>q<sub>e</sub></td>
214 <td>náboj elektronu 1,602E-19 C</td>
215 </tr>
216 <tr>
217 <td>k<sub>B</sub></td>
218 <td>Boltzmanova konstatnta 1,38E-23 J/K</td>
219 </tr>
220 <tr>
221 <td>T</td>
222 <td>teplota v Kelvinech</td>
223 </tr>
224 </table>
225  
226 <p>
227 <img width=598 height=377 src="Pictures/image003.gif"
228 alt="Graf v logaritmickém měřítku">
229 </p>
230  
231 <h1> Zhodnocení výsledku </h1>
232  
233 <p>
234 V&nbsp;propustném směru si nejlépe vede Schottkyho dioda (byla to
235 výkonová 1A dioda). Poměrně těsně za ní se umístila germaniová dioda
236 se zlatým hrotem OA9 (signálová dioda). Obyčejná germaniová dioda
237 (čárkovaně) si vede proti diodě se zlatým hrotem mnohem hůře. Má
238 velký úbytek v&nbsp;propustném směru.
239 </p>
240  
241 <p>
242 Standardní křemíková signálová dioda 1N4148 má úbytek očekávaných 0.7V.
243 </p>
244  
245 <p>
246 LED diody mají úbytek od 1.2V u infračervené diody až po více než 3V
247 u modré a bílé LED. Je zde vidět, že bílá LED je technologicky
248 příbuzná modré LED. Ve skutečnosti bílá LED bývá modrá
249 s&nbsp;luminoforem, který část generovaného záření převádí do barvy
250 zelené a červené tak, aby výsledné světlo bylo bílé.
251 </p>
252  
253 <table>
254 <tr>
255 <td> SCHOTTKY </td>
256 <td> Střední Schottkyho dioda 1N5819. Proud max. 1A </td>
257 </tr>
258 <tr>
259 <td> OA9 </td>
260 <td> Germaniová dioda se zlatým hrotem pro VF usměrňovače.
261 Vynikající parametry. Max. 120mA. </td>
262 </tr>
263 <tr>
264 <td> GA201 </td>
265 <td> Standardní germaniová dioda pro VF usměrňovače. Max. 25mA. </td>
266 </tr>
267 <tr>
268 <td> 1N4148 </td>
269 <td> Nejběžnější křemíková spínací dioda. Proud max. 150mA. </td>
270 </tr>
271 <tr>
272 <td> LED Bílá </td>
273 <td> Bílá LED používající luminofor. </td>
274 </tr>
275 </table>
276  
277 <h1> K čemu se to hodí </h1>
278  
279 <p>
280 Standardní křemíková dioda má na sobě v&nbsp;propustném směru úbytek
281 cca 0.7V, který příliš nezávisí na proudu (ale závisí na teplotě).
282 Totéž přibližně platí i pro PN přechod B-E u bipolárních tranzistorů.
283 </p>
284  
285 <p>
286 Úbytek na Schottkyho diodě je podstatně menší než u křemíkových diod.
287 Schottkyho diod existuje spousta druhů a obvykle platí čím menší úbytek
288 v&nbsp;propustném směru tím větší zbytkový proud v&nbsp;závěrném
289 směru. Při použití výkonových Schottkyho diod pozor na jejich chlazení.
290 I usměrňovací dioda pro 45A se dá snadno zničit tepelným přetížením.
291 Přehřátá Schottkyho dioda nevydrží závěrné napětí a prorazí se.
292 </p>
293  
294 <p>
295 Diody LED mají úbytek tím větší, čím je jejich barva blíže modrému
296 konci spektra. To ale nemusí platit pro některé vysokosvítivé diody.
297 Záleží z&nbsp;jakého polovodiče jsou diody  vyrobeny a jakou mají
298 strukturu polovodičové vrstvy. LED diody se dají použít i jako
299 stabilizační diody s&nbsp;malým napětím (v propustném směru na rozdíl
300 od Zenerových diod).
301 </p>
302  
303 <h1> Dioda jako teploměr </h1>
304  
305 <p>
306 Teplotní závislost napětí diody v&nbsp;propustném směru při konstantním
307 proudu je pěkně lineární a dá se použít pro měření teploty. Stejný
308 mechanismus se používá při měření teploty například výkonových
309 tranzistorů nebo procesorů počítačů PC.
310 </p>
311  
312 <p>
313 Pro křemíkové diody (i tranzistory) je teplotní koeficient cca -2mV/K,
314 tedy při vyšší teplotě je napětí nižší.
315 </p>
316  
317 <p>
318 Naše konkrétní dioda měla tuto závislost:
319 <br>
320 U = 644mV – 2,032 * T
321 <br>
322 Napětí v&nbsp;mV a teplota ve stupních Celsia
323 </p>
324  
325 <p>
326 <img width=598 height=394 src="Pictures/image004.gif"
327 alt="Graf teplotní závislosti napětí na diodě">
328 </p>
329  
330 </div>
331  
332 <!-- AUTOINCLUDE START "Page/Footer.cs.ihtml" DO NOT REMOVE -->
333 <!-- ============== PATIČKA ============== -->
334 <div class="Footer">
335 <script type="text/javascript">
336 <!--
337 SetRelativePath("../../../../");
338 DrawFooter();
339 // -->
340 </script>
341 <noscript>
342 <p><b> Pro zobrazení (vložení) hlavičky je potřeba JavaScript </b></p>
343 </noscript>
344 </div>
345 <!-- AUTOINCLUDE END -->
346  
347 </body>
348 </html>