Univerzitet u Nišu

Elektronski fakultet

PREDMETI

Laboratorijski praktikum –

Elektronske komponente

i

Elektronske komponente

Snimanje karakteristika dioda

Jana Vračar

Danijel Danković

Zoran Prijić

April 2020. godine

1. Zadatak 1

Kako bi usnimili karakterisitku silicijumske diode potrebno je nacrtati kolo prikazano na Slici 1 korišćenjem programa LTspiceXVII.

Slika 1. Električna šema kola.

U ovom slučaju komponente koje se koriste za realizaciju vežbe su izvor napajanja (naponski generator), jedan otpornik otpornosti R1=180 Ω i jedna silicijumska dioda 1N4148.

Realizovati kolo po principu opisanom u prethodnim vežbama. Pokrenuti LTspice i kreirati novu električnu šemu (File/New Schematic). Iz trake sa komponentama izabrati komponentu voltage (Component) i postaviti je na šematik. Dodati diodu i otpornik koje su već obeležene na traci sa komponentama kao što je prikazano na Slici 2.

Slika 2. Traka sa obeleženim komponentama.

Nakon toga povezati komponente linijama veze i dodati masu, pa kolo izgleda kao na Slici 3.

Slika 3. Prikaz električne šeme u LTspice-u.

Kako bi usnimili karakteristiku diode potrebno je uraditi tzv. DC Sweep analizu. Ovo je analiza kojom se određuje zavisnost jednosmernih veličina (napona i struja) u funkciji promene neke promenljive (napona, struje, parametra...), odnosno jednosmerna prenosna karakteristika. U ovom slučaju menjaće se vrednost naponskog izvora V1, pa je iz tih razloga potrebno izbrisati vrednost napona koju daje naponski izvor, kao što je ilustrovano na Slici 4 (dovedemo kursor iznad slova V, desni klik mišem na V, obrišemo V i kliknemo OK).

a) b)

Slika 4. a) Postupak brisanja vrednosti napona koju daje izvor napajanja; b) izvor napajanja bez vrednosti napona.

Podesiti vrednost otpornika R1 na 180 Ω. S obzirom da se u ovom zadatku posmatra karakteristika silicijumske diode, potrebno je postaviti model diode za željenu diodu. Desnim klikom na diodu D1 otvaraju se opcije za diodu i odabira se opcija Pick New Diode (Slika 5).

Slika 5. Opcije podešavanja parametra diode.

Pomoću ove opcije omogućeno je da se odabere koji tip diode je potreban za simulaciju, tj. da se odabere njen model. Iz menija koji se pojavio izabrati model 1N4148 (Slika 6).

Slika 6. Izbor modela diode.

Radi lakšeg očitavanja karakteristika, potrebno je dodati dve testne tačke (Label Net). Dodavanjem prve tačke izabrati Port type: Input, a naziv Vin. Prvu labelu postaviti na ulaz u kolo. Dodati drugu labelu, ali sada izabrati Port type: Output, sa nazivom Vout i postaviti je između diode D1 i otpornika R1. Kompletno kolo prikazano je na Slici 7.

Slika 7. Prikaz električne šeme u LTspice-u.

Kako bi usnimili karakteristiku diode, potrebno je da posmatramo struju pri različitim vrednostima napona napona na krajevima diode, a to je omogućeno komandom DC sweep. Kao što je već naznačeno, vrši se promena napona od neke početne vrednosti do krajnje vrednosti, sa korakom promene napona, a te parametre zadajemo zavisno od tipa diode. Potrebno je kliknuti na opciju Simulate i iz padajućeg menija odabrati Edit Simulation Cmd (Slika 8).

Slika 8. Izbor opcije Edit Simulation Cmd.

Zatim odabrati karticu DC sweep gde je potrebno uneti parametre za izvršenje simulacije. U polje Name of 1st source to sweep napisati V1, Type of sweep postaviti na Linear, što znači da će se vršiti linearna promena napona. Start value postaviti na -10, što predstavlja početni napon generatora V1 tokom simulacije (-10 V), Stop value postaviti na 10 V. Ovim je omogućeno da se simulacija izvršava sa promenom napona generatora V1 od -10 V do 10 V. Na kraju je potrebno postaviti Increment na 0.5, kao što je prikazani na Slici 9. Ovakvim podešavanjem dobija se simuliranje promene napona generatora V1 za vrednosti: -10 V, -9.5 V, -9 V,…, 9.5 V, 10 V.

Slika 9. Postavljanje DC sweep analize.

Postaviti tekst .dc v1 -10 10 0.5 bilo gde na šematiku (Slika 10).

Slika 10. Kompletirana električna šema za simulaciju karakteristike diode.

Ovim je završeno postavljanje komponenti i parametara za simulaciju. Pokrenuti simulaciju opcijom Run. S obzirom da se posmatra strujno-naponska (I−V) karakteristika diode, prvi korak je izbor prikaza promene struje diode u odnosu na napon V1. Prići kursorom na diodu D1, gde se može uočiti promena izgleda kursora. Kliknuti na diodu D1 i uočiti dobijenu karakteristiku (Slika 11).

Slika 11. Simulacija nacrtanog kola.

Ovakva karakteristika predstavlja zavisnost struje od napona generatora V1, pa da bi se dobila strujno-naponska karakteristika diode, potrebno je podesiti posmatranje struje kroz diodu u funkciji promene napona na diodi. Sa električne šeme se može uočiti da je napon na diodi razlika napona Vin i Vout. Potrebno je kliknuti desnim klikom miša na x-osu grafika, gde će se prikazati dodatne opcije, što je prikazano na Slici 12.

Slika 12. Podešavanje opcije prikaza napona na x-osi.

U polju Quantity Plotted umesto V1 napisati V(Vin)-V(Vout) (Slika 13). Ovim je podešeno da se posmatra struja u funkciji promene napona na diodi D1 (Slika 14).

Slika 13. Prikaz podešavanja napona na x-osi.

Slika 14. Prikaz I−V karakteristike direktno polarisane diode.

Imajući u vidu da je napon vođenja silicijumske diode oko 0.6-0.7 V interesantno je posmatrati karakteristiku diode pri naponima oko napona vođenja diode. Potrebno je kliknuti desnim klikom miša na x-osu grafika i podesiti vrednosti kao što je prikazano na Slici 15. I-V karakteristika direktno polarisane silicijumske diode data je na Slici 16.

Slika 15. Prikaz podešavanja napona na x-osi.

Slika 16. Prikaz I−V karakteristike direktno polarisane silicijumske diode 1N4148.

2. Zadatak 2

Kako bi usnimili karakterisitku šotkijeve diode potrebno je nacrtati kolo prikazano na Slici 17 korišćenjem programa LTspiceXVII.

I-V karakteristika direktno polarisane šotkijeve diode data je na Slici 18.

Uporediti napon vođenja šotkijeve diode (Slika 18) sa naponom vođenja silicijumske diode (Slika 16).

Slika 17. Električna šema kola.

Slika 18. Prikaz I−V karakteristike direktno polarisane šotkijeve diode BAT54.

3. Zadatak 3

Kako bi usnimili karakterisitku LE diode potrebno je nacrtati kolo prikazano na Slici 19 korišćenjem programa LTspiceXVII.

I-V karakteristika direktno polarisane LE diode QTLP690C data je na Slici 20.

Uporediti napon vođenja LE diode (Slika 20, obratiti pažnju na vrednosti na x osi) sa naponom vođenja silicijumske diode (Slika 16) i naponom vođenja šotkijeve diode (Slika 18).

Slika 19. Električna šema kola.

Slika 20. Prikaz I−V karakteristike direktno polarisane LE diode QTLP690C.

4. Zadatak 4

Kako bi usnimili karakterisitku Zener diode potrebno je nacrtati kolo prikazano na Slici 21 korišćenjem programa LTspiceXVII.

I-V karakteristika Zener diode BZX84C6V2L data je na Slici 22.

Uporediti napon vođenja Zener diode (Slika 22, obratiti pažnju na negativne vrednosti na x osi, što ukazuje na inverznu polarizaciju) sa naponom vođenja silicijumske diode (Slika 16), šotkijeve diode (Slika 18) i LE diode (Slika 20). Posmatrati I-V karakteristiku Zener diode pri inverznoj polarizaciji. Postaviti kursor i odrediti napon VZ (vrednost napona pri struji -1 mA).

Slika 21. Električna šema kola.

Slika 22. Prikaz I−V karakteristike Zener diode BZX84C6V2L.

12