A la fig. 1 es representa un díode amb els sentits de referència per a la tensió entre terminals    V_D    i per al corrent    I_D   que el travessa.  L'ànode és el terminal  A  i el càtode, el  K .

fig. 1

            En  aquesta  pràctica  es  determina  la  característica   I_D(V_D) ,  amb  polarització  directa,   d'un díode de  Si.

            Recordatori:

            El model matemàtic de Shockley d'un díode,   I_D(V_D) ,  que permet aproximar el seu comportament és:

fig. 2

            Observeu que el corrent   I   pel mil·liamperímetre és la suma del corrent   I_D   pel díode i del corrent   I_V  per la resistència interna del voltímetre. Llavors, es convenient utilitzar un voltímetre la resistència interna del qual sigui el més alta possible a fi que   I_V   es pugui menystenir en front de  I_D . Normalment els multímetres actuals d'un mínim de qualitat, la seva resistència interna quan actuen com voltímetres és de  10 MΩ , la qual cosa acompleix, com es veurà, els nostres objectius.

            Relació de components:

                                                                              fig. 3

              A la fig. 4 s'indica una planificació del muntatge a la  protoboard  i a la fig. 5, una fotografia.

              Resulta molt il·lustratiu representar la (2) emprant escala lineal per a   V_D   i escala logarítmica per a   I_D , ja que  de (2) tenim:

on en l'última expressió s'ha menystingut el valor de la resistència interna del mil·liamperímetre -raoneu-ho.

         Com es veu a la taula 1, no cal capficar-se en ajustar exactament   I_D  a valors concrets, sinó només que la separació entre aquests sigui adequada per poder després dibuixar la gràfica  I_D(V_D)  el més acuradament possible, emprant, com abans s'ha dit, escala logarítmica per a   I_D .    

        Per   al   primer   parell   de   valors   obtinguts   (I  = 0,0014 mA = 1,4 µA  i   V_D = 0,286 V), el corrent per un voltímetre de resistència interna  10 MΩ , val:

i aquest valor es pot menystenir en front del corrent total   I = 1,4 μA  per la qual cosa, a efectes pràctics, es pot prendre   I = I_D .  Per corroborar això només cal desconnectar i tornar a connectar el voltímetre per comprovar que la lectura del mil·liamperímetre no varia. Per a valors creixents de  V_D   el corrent   I_V   augmenta linealment mentre que el corrent   I_D   ho fa exponencialment, llavors   I_V   és, amb més raó, totalment  menyspreable en front de  I_D  -raoneu-ho.     

            •  A la fig. 6 es pot veure la representació gràfica de la taula 1 on s'empren  6  dècades per a l'eix  I_D . També es representen les gràfiques de potència  P_D  constant dissipada pel díode, des de  1 mW  fins   200 mW -comproveu alguns punts d'aquestes gràfiques.

            Al final d'aquest article s'inclou un full del paper semilogarítmic, és a dir, on només un eix està dividit a escala logarítmica -6 dècades- per a, si es desitja, imprimir-lo i poder representar les gràfiques que s'obtinguin.

fig. 6

            S'observa que a partir d'uns  5 mA  la gràfica deixa de ser rectilínia, la qual cosa es deu a l'escalfament del díode, que augmenta amb la potència dissipada per aquest, la qual cosa afecta als paràmetres. Aquestes afectacions no es tenen en compte a els models matemàtics (2) i (3).

            • Aquests models tampoc tenen en compte el corrent de fuites   I_f , a afegir a  I_S , que es produeix a la superfície externa de la unió PN. Així, a l'hora de determinar experimentalment la  I_S , realment el que trobarem serà   I_S + I_f  ,  suma que n'hi direm   I_o   per simplificar la notació. El valor de   I_o   per al díode en assaig és de l'ordre de   nA , com es veurà.

            Així, reescrivim la (2) substituint  I_S  per  I_o :

            Per verificar que la (11) trobada és correcta només cal substituir els valors de les  V_D  anteriors i veure si s'obtenen els valors dels   I_D  corresponents -comproveu-ho.

            •  A la fig. 7 s'empren escales lineals per a ambdues variables. Les gràfiques corresponen a la taula de valors  1  obtinguda experimentalment i a l'expressió (11) on es veu, igual que en la gràfica de la fig. 6, que la coincidència de valors només es produeix per a corrents  I_D  inferiors a uns  5 mA.

 fig. 7

            •  A la taula 2 es calculen els valors de la resistència estàtica del díode   R_D = V_D / I_D   a partir dels valors experimentals.

fig. 8

     per exemple, per al primer i segon valors obtinguts:

fig.9

            Observacions:

            •  Consulteu els fulls de característiques del  1N4148   per Internet per comparar els resultats que obtingueu amb els que donen els fabricants.

            •  Assageu un altre tipus de díode de Si, per exemple el  1N4001.

           •  Assageu un díode de  Ge  limitant el corrent a uns  10 mA , ja que aquests díodes són de contacte puntual i no suporten corrents massa elevats. Igual que en el díodes de  Si , la banda fosca o de color correspon al càtode.

Escriure un comentari