emiliapausan daq dioda semiconductoare

7/30/2019 EmiliaPausan DAQ Dioda Semiconductoare

1/6

Profesor Emilia Puan Achiziie computerizat de semnal (2006)

CARACTERISTICA STATIC A DIODEI SEMICONDUCTOARE -

EXPERIMENT REAL CU ACHIZIIE DE SEMNAL

Caracteristica static a diodei semiconductoare polarizat direct

Componente ale montajului experimental

- rezistor cu rezistena electric cunoscut;- diode semiconductoare;- surs de tensiune reglabil (s-a realizat un montaj

poteniometric);- fire conductoare;- plac de achiziie NI DAQ 6008;- calculator.

Principiul metodei i modul de lucru

Atunci cnd dioda semiconductoare este polarizat direct, rezistena electric a acesteia este

foarte mic, spre deosebire de cazul polarizrii inverse. Aceast proprietate a diodei este evideniat

prin caracteristica static: i = i(u), descris de ecuaia:

i= Is

1

u

uexp

T

D

unde :

Iseste intensitatea curentul electric de saturaie,

uDeste tensiunea anodic, msurat la bornele diodei (polarizat direct),

uTeste un parametru a crei valoare depinde de temperatur, prin relaia:

e

KTuT

K = constanta Boltzmann,

T= temperatura absolut,

e = sarcina electric elementar.


2/6


Pentru trasarea caracteristicii acestui element

neliniar de circuit am realizat un circuit serie rezistor -

diod.

Am msurat pe un canal tensiunea la bornelerezistorului (de rezisten electric cunoscut), iar pe un

alt canal, tensiunea pe diod.

Valoarea intensitii curentului electric din circuit se

determin folosind legea lui Ohm pentru poriunea de

circuit ce include rezistorul:

R

ui R

Punctele experimentale de coordonate (uD, i) sunt vizualizate ntr-un grafic xy, fiind astfel

obinut caracteristica static a diodei.

Observaii experimentale

Analiza semnalelor nregistrate a

pus n eviden faptul c este necesar o

valoare minim a tensiunii aplicate diodei

pentru ca aceasta s intre n conducie.

Peste acest prag, curentul n conducie

direct crete rapid o dat cu creterea

tensiunii electrice.

Astfel, prin semnalele nregistrate

experimental, am evideniat comportarea

neliniar a diodei semiconductoare. Semnal achiziionat prin efectuarea acestui experiment(caracteristica diodei)

Experimentul a fost refcut pentru diode diferite. Analiznd comparativ caracteristicile

acestora am constatat faptul c tensiunea de prag nu are aceeai valoare - am obinut 6.07419 V

pentru una dintre diode i 2. 3189 V pe o alt diod. Folosind aceste rezultate experimentale am

putut identifica natura materialului celor dou diode semiconductoaresiliciu, respectiv germaniu.

Acest lucru a fost stabilit i dup consultarea de date tehnice care menioneaz faptul c pentru

diodele de germaniu tensiunea de prag este cuprins n intervalul [2, 3] V, iar pentru diodele de

siliciu tensiunea de prag este cuprins n intervalul [6, 7] V.


3/6


Proiectarea softului necesar achiziiei de date

Pentru realizarea experimentului descris a fost necesar proiectarea instrumentului virtual ce

permite comunicarea cu device-ul i achiziia computerizat de date. ntr-o prim variant amrealizat acest soft mai simplu, fr faciliti de salvare a datelor n fiier.

n interfaa instrumentului am inclus, ca principale elemente:

un control de tip numeric (pentru a permite utilizatorului introducerea valoriirezistenei electrice a rezistorului conectat n serie cu dioda);

dou indicatoare numerice (pentru afiarea valorii tensiunii la bornele rezistoruluii diodei, valori citite pe canale diferite);

un indicator grafic de tip XY (pentru vizualizarea semnalului achiziionat).Diagrama acestui instrument virtual a fost uor de realizat, fiind necesare numai cteva funcii

i proceduri pentru:

comunicarea cu placa; obinerea tabloului datelor; construirea cluster-lui necesar reprezentrii grafice.

Diagrama softului de achiziie (n primaform de proiectare)

Cea de a doua etap de proiectare a constat n adugarea, n diagrama instrumentului virtual,

a unor dou subVI realizate pentru prezentarea tabelar a datelor n panoul frontal al instrumentulu i

virtual i pentru nregistrarea datelor ntr-o foaie de calcul tabelar.


4/6


Diagrama softului de achiziie (n prima form de proiectare)

Prelucrarea datelor

Pentru prelucrarea datelor experimentale achiziionate computerizat am utilizat programul

Excel.

Secven din foaia de calcul Excel (prelucrarea datelor)


5/6


Selectnd punctele experimentale de pe poriunea caracteristicii ce poate fi considerat liniar

i adugnd curba de tendin (tendin liniar), am determinat att tensiunea de prag (din

intersecia cu axa tensiunii), ct i rezistena diodei n conducie direct (din panta liniei de

tendin), utiliznd un model simplificat (prezentat n figura 9).

Modelare pentru descrierea comportrii diodei

polarizat direct

Liniariznd caracteristica diodei, am

identificat posibilitatea de a aborda

simplificat comportarea acesteia. Modelul

definit a constat n liniarizarea caracteristicii

pe poriuni - model cu tensiune de prag i

rezisten nenul n conducie direct.

Un astfel de model prezint avantaje importante: prin utilizarea lui analiza circuitelor ce

conin elemente neliniare poate fi realizat echivalent studiului reelelor liniare.

Transferul pe model a informaiilor obinute pe sistem real

Pornind de la avantajul unei modelri, am realizat i un soft de simulare n care am inclus

modelul definit. n figura de mai jos este prezentat o variant simpl a acestui soft, realizat cu

LabVIEW.

Soft de simulare ce include modelul definit pentru descrierea

comportrii diodei polarizat direct

(RD = 1/tg

i

UU0


6/6


CONCLUZII

Un instrument virtual poate nlocui cu succes osciloscopul real, oferind avantaje

suplimentare: poate fi adaptat fiecrei msurri fr nici un cost; permite achiziionarea de zeci de mii de puncte /secund; datele achiziionate pot fi salvate n foi de calcul tabelarsau n fiiere text,

realiznd astfel o important colecie de date ntr-un timp foarte scurt, iar acest

lucru ofer premize valoroase pentru o investigaie experimental.

Recomandm soluiile tehnice bazate pe tehnologia informaiei deoarece acestea sunt

nepoluante, dinamice, ieficiente.

BIBLIOGRAFIE

1. Manual de fizic n vigoare, clasa a XII a, F12. Tom Savu, Gabriela Savu , Informatic Tehnologii asistate de calculator, Editura

ALL Educational, 2000;

3. National Instruments, Documentaie pentru plci de achiziie i tutorial LabVIEW(http://www.ni.com/)

4. Emilia Puan , Tutorial LabVIEW(http://pss.ro/science_fun_club_romania/)
http://www.ni.com/http://www.ni.com/http://www.ni.com/http://pss.ro/science_fun_club_romania/http://pss.ro/science_fun_club_romania/http://pss.ro/science_fun_club_romania/http://pss.ro/science_fun_club_romania/http://www.ni.com/

emiliapausan daq dioda semiconductoare

Documents