1. VA CHARAKTERISTIKA TERMISTORA

FYZIKÁLNY PRINCÍP:
Termistor je jednoduchá polovodičová súčiastka, ktorá sa skladá z kúska polovodiča a dvoch elektrických prívodov. U termistora sa využíva výrazná závislosť elektrickej vodivosti polovodičov od teploty. S rastúcou teplotou rastie stredná kinetická energia a tým sa zväčšuje počet voľných elektrónov, ktoré sa uvoľnia z kovalentných väzieb a taktiež i počet dier. Preto teda odpor polovodiča s rastúcou teplotou výrazne klesá, t.j. neplatí Ohmov zákon pre časť elektrického obvodu.

Cieľ:
Ukázať, že odpor termistora s teplotou klesá, t.j. funkcia R=f(I) nie je konštantná, teda neplatí Ohmov zákon pre časť elektrického obvodu.

Obr. 6.1: Zapojenie uzavretého elektrického obvodu a jeho pripojenie k meraciemu panelu pri zobrazení svorkového napätia a prúdu v závislosti na čase.

Pomôcky:
Zdroj elektromotorického napätia (merací panel 0-5V), rezistor R_A (10W), termistor, sviečku, zápalky, zosilňovač 20x, mikropočítač s meracou konzolou a prevodníkom, program IP COACH.

Príprava:
Zostavíme obvod podľa schémy obr. 6.1. Na kanál 1 pripojíme svorkové napätie U, na kanál 2 privedieme 20-krát zosilnené napätie merané na rezistore R_A, ale predtým nastavíme bod [0,0]. Kanál 2 okalibrujeme v programe Kalibrácia. Prúd, ktorý prechádza rezistorom R_A vypočítame podľa vzťahu I=U_A/20R_A, pretože U_A je už 20-krát zosilnené, než skutočné napätie na rezistore R_A. Po okalibrovaní kanála vojdeme do programu Multiskop, kde nastavíme čas merania t=5s, otvoríme kanály 1, 2 a uzavrieme kanály 3, 4.

Realizácia:
V programe Multiskop spustíme meranie napätia a prúdu v závislosti od času. Počas merania meníme plynulým pohybom elektromotorické napätie od nulovej hodnoty po maximálnu a súčasne sviečkou zohrievame termistor. Prúd aj napätie sa zväčšuje v závislosti od času (obr.6.2).

 obr. 6.2

Spracovanie:
Ukončíme prácu v programe Multiskop a vojdeme do programu Tabuľkový kalkulátor, kde zadefinujeme štvrtý stĺpec ako elektrický odpor termistora v jednotlivých časových okamžikoch podľa vzťahu R=U/I=s2/s3. Vykreslením závislosti R=f(I) (obr. 6.3) zistíme, že zvyšovaním teploty termistora odpor s prúdom klesá.

3. VA CHARAKTERISTIKA POLOVODIČOVEJ DIÓDY

FYZIKÁLNY PRINCÍP:
Dióda je polovodičová súčiastka s PN prechodom. Odpor prechodu PN je výrazne závislý na polarite pripojeného napätia. Ak pripojíme diódu v priepustnom smere , má malý odpor (»10^-1 W). Pri opačnej polarite má dióda odpor 10⁶ W až 10⁷ W. Graf závislosti elektrického prúdu prechádzajúceho polovodičovou diódou na napätí nazývame voltampérová charakteristika diódy. Pri zvyšovaní napätia na dióde zapojenej v priepustnom smere, prúd veľmi rýchlo rastie. Pri zapojení diódy v závernom smere prechádza diódou malý záverný prúd, ale ak  vonkajšie napätie prekročí určitú kritickú hodnotu, dôjde k lavínovitému tvoreniu voľných častíc s nábojom. To má za následok prudký pokles elektrického odporu prechodu PN a tým značný vzrast elektrického prúdu. Príliš veľký prúd ju môže poškodiť v dôsledku jej prehriatia, preto sa u diód uvádza maximálna prípustná hodnota prúdu a maximálna prípustná hodnota záverného napätia. V praxi sa dióda využíva na usmerňovanie striedavých elektrických veličín.

Cieľ:
Ukázať, že pre polovodičovú diódu neplatí Ohmov zákon pre časť el. obvodu.    Obr. 8.1a, 8.1b : Zapojenie elektrického obvodu a jeho pripojenie k meraciemu panelu pri zobrazení napätia a prúdu pretekajúceho obvodom v závislosti na čase pre priepustný (obr. 8.1a) a záverný smer (obr. 8.1b).

Pomôcky:
Odporová dekáda R₁=23W, rezistor R_A=1W, dióda, zosilňovač (10x), mikropočítač s meracou konzolou a prevodníkom, program IP COACH.

Príprava:
Zostavíme elektrický obvod podľa schémy obr. 8.3a. Na kanál 1 privedieme napätie diódy a na kanál 3 prúd okalibrovaný podľa vzťahu I=U_A/10R_A. V programe Multiskop nastavíme čas merania 5s a kanály 1, 3.

Realizácia:
Spustíme meranie a počas merania meníme potenciometrom napätie zdroja od 0 do 5V.

Spracovanie:
V programe Spracovanie zobrazíme voltampérovú charakteristiku diódy, t.j. závislosť I=f(U) (obr. 8.2). Meranie opakujeme pre diódu zapojenú v závernom smere podľa obr. 8.1b, pričom  použijeme R_A=500W a dodržiavame parametre diódy (obr. 8.3). Všimnite si, aký malý prúd preteká obvodom v porovnaní s priepustným smerom. Z voltampérovej charakteristiky diódy si všimnite, ako sa mení odpor diódy v priebehu merania, t.j. odpor nie je konštantný.