Version in English

Diodlabb

I-V kurva

Koppla en diod av valfri typ (lys-, zener-, foto- eller likriktar-)diod i serie med ett 1 kOhm eller 10 kOhm motstånd. Rita en graf av strömmen genom dioden som funktion av spänningen över dioden. (Strömmen bestämmer du ur spänningen över motståndet.) Ta båda positiva och negativa spänningar och mät över många dekader i ström.
Gör en graf av strömmens logaritm som funktion av spänningen. Hur stor är lutningen? Hur stor ska lutningen vara enligt diodekvationen?

Ta också en zenerdiod i serie med ett motstånd på 1 kOhm. Mät genombrottsströmmen som funktion av motspänningen, särskilt kring den nominella zenerspänningen. Rita en grafik.

Temperaturberoende

För att mäta en diod i vatten med olika temperaturer ligger det en diod 1N4004 med anslutningar i en plastslang. Tänk på att röra om vattnet ordentligt. (Titta på datablad av Fairchild, DIODES osv.)

Använd multimeterns diodtest för att mäta diodens typiska framspänning. Vad händer när du värmer upp dioden? Med vattenbadet kan du göra en graf av framspänningen som funktion av temperatur. Vad är ert experimentella värde för grafens lutning?

Det teoretiska värdet behandlas i en artikel av Precker och da Silva, Am. J. Phys. 70 1150-3 (2002) och även i en labbrapport på nätet. De använder kurvans regressionskoefficienter för att bestämma materialets bandgap. Den som är intresserad kan skriva en utförlig rapport om endast sådana experiment på olika dioder, med en kritisk utvärdering av metoden.

Bestäm h/e?

Skolor kan köpa enkla experiment för att bestämma Plancks konstant. Det finns också ett labb på University of Texas och ett labb på CERN. Försöket har beskrivits i The Physics Teacher 35, 108 (1997). Men Roger Morehouse har kritiserat tolkningen i American Journal of Physics 66, 12 (1998). Båda tidskrifter står på hyllan i sal Gauss.

Röntgenbild
Den gula lysdioden visar en framspänning på 1,851 V vid 5,0 mA
och (mus över bilden) 1,687 V vid 52 µA.

Bygg på kopplingsdäck ovanstående krets, som består av ett antal framkopplade lysdioder i seriekoppling med ett motstånd på 1 kΩ. (Lysdiodens platta sida, som också har ett kortare ben, ansluts till den negativa polen.) Bestäm strömmen genom att mäta spänningen över motståndet. Ställ in strömmen på ungefär 1 mA och mät spänningen över varje diod med en annan multimeter. Upprepa försöket för åtminståne två andra ströminställningar mellan 0,1 uA och 10 mA.

Bestäm ljusets vågläng med hjälp av en fickspektrometer eller datorspektrometern. Det finns också en LED Color Chart och Don Klipsteins information.

Gör nu en graf av spänningarna som funktion av diodljusets frekvens. Diskutera betydelsen av grafernas lutning.

Fotoström

När ljus absorberas vid en diods pn-övergång, uppstår det elektron-hål-par i utarmningsupprådet. Det starka elektriska fältet där gär att elektronerna dras åt ena hållet och hålen åt andra hållet. I en kortsluten diod uppstår då en fotoström som är proportionell mot ljusets intensitet. Det finns särskilda fotodioder, vi har BPW34.
Vanliga dioder sitter i ljustäta kapslar, men lysdioder måste förstås vara öppna för ljus. Med en liten förstärkerkrets kan vi mäta fotoströmmen vid regnbågens olika färger. Plotta i samma graf fotoström som funktion av fotonenergi för några olika dioder (normera varje kurva på dess maximum). Hur stor är bandgapet av de olika halvledarämnena?

Länkar

red led gif animation green led gif animation