Několik netradičních pokusů s polovodičovými součástkami.

Miroslav Svoboda

Usměrňující vlastnosti polovodičové diody lze demonstrovat několika způsoby, např. pomocí žárovky nebo osciloskopu. Další je využití RC generátoru (signální ge­nerátor fy NTL), který dává možnost volby velmi nízkých frekvencí. Nejmenší frek­vence má hodnotu 0,1 Hz. Připojíme-li takový generátor k demonstračnímu volt­metru s nastaveným ukazovatelem uprostřed stupnice, vychyluje se ukazovatel stří­davě nalevo a napravo od rovnovážné polohy. Pokus provedeme ve třech krocích:

1. Budeme demonstrovat časový průběh střídavého proudu a napětí. Zapojíme jed­noduchý sériový obvod s rezistorem (asi 500 W) a ampérmetrem, který má ukazo­vatel ve středu stupnice. Jako zdroj použijeme signální generátor, ke kterému připo­jíme paralelně voltmetr. Výstupní napětí i rozsahy na voltmetru i ampérmetru volí­me takové, aby se ukazovatelé obou měřicích přístrojů vychylovaly téměř ke krajům stupnice. Zapojení měřicích přístrojů upravíme tak, aby se ukazovatelé vychylovaly vždy na stejnou stranu.

2. Zaměříme se na demonstraci jednocestného usměrnění. Do daného obvodu ještě zapojíme do série polovodičovou diodu. Při sledování ukazovatelů žáci vidí, že uka­zovatel voltmetru se vychyluje střídavě na obě strany, kdežto ukazovatel ampér­metru pouze na jednu stranu. Je vhodné zapojit diodu tak, aby se ukazovatel am­pérmetru vychyloval doprava od rovnovážné polohy. Žáci názorně vidí, že proud diodou prochází pouze v jedné půlperiodě. Můžeme je dále upozornit, že při bedli­vém pozorování obou ukazovatelů proud nezačíná procházet hned při průchodu ukazovatele voltmetru rovnovážnou polohou, ale až při napětí přibližně 0,5 V.

obr. 1

3. Dalším pokusem ukážeme žákům dvoucestné usměrnění. Obvod zapojíme podle schématu na obr. 1. Při sledování obou ukazovatelů žáci vidí, že ukazovatel voltmetru se vychyluje opět střídavě na obě strany, kdežto ukazovatel ampérmetru se vychyluje jen na jednu stranu. Na rozdíl od předcházející demonstrace dochází k vychylování ukazovatele ampérmetru v obou půlperiodách střídavého napětí. Opět je vhodné zapojit ampérmetr tak, aby se jeho ukazovatel vychyloval doprava od rovnovážné polohy. I zde pozorujeme, že ukazovatel ampérmetru se nevychy­luje, když se ukazovatel voltmetru pohybuje v okolí rovnovážné polohy (0 V).

S využítím signálního generátoru dále můžeme demonstrovat, že tranzistorem pro­chází kolektorový proud pouze tehdy, když napětí U_BE dosáhne hodnoty asi 0, 6 V a má správnou polaritu. Obvod zapojíme podle schématu na obr. 2. Napětí na zdroji střídavého napětí nastavíme 1 V až 1,5 V. Do obvodu báze zapojíme rezistor o od­poru asi 5 kW jako ochranu proti velkému proudu (zničení báze). Odpor rezistoru v kolektorovém obvodu volíme asi 500 W. Při bedlivém sledování ukazovatele am­pérmetru žáci vidí, že ukazovatel ampérmetru se vychyluje (prochází kolektorový proud) pouze v jedné půlperiodě střídavého napětí. Vhodným zapojením voltmetru i ampérmetru dosáhneme toho, že ukazovatel ampérmetru se vychyluje doprava od rovnovážné polohy tehdy, když se ukazovatel voltmetru vychyluje také doprava. Při bedlivém sledování žáci zjistí, že tranzistorem začíná procházet proud, až když je napětí U_BE  asi 0,5 V až 0,6 V.

obr. 2