Dioda i dioda LED

Podstawy programowe: KS3, GCSE, Sek I, cycle 4

Otwórz pełną wersję ↗

Cel

Potwierdzić, że dioda przewodzi prąd tylko w jednym kierunku, i podłączyć diodę LED z opornikiem ograniczającym prąd.

Układ

U góry są dwa obwody 5 V z żarówkami 4,5 V / 1 W: w lewym dioda jest włączona w kierunku przewodzenia, w prawym w kierunku zaporowym. Na dole są źródło 5 V, opornik 220 Ω i dioda LED.

Przebieg doświadczenia

1. Porównać żarówki w dwóch górnych obwodach.
2. Spojrzeć na diodę LED.
3. Na karcie parametrów opornika diody LED zmienić 220 Ω na 1 kΩ, a potem na 100 Ω.

Oczekiwany wynik

Gdy dioda jest włączona w kierunku przewodzenia, żarówka świeci; gdy w kierunku zaporowym — nie świeci: dioda przewodzi prąd tylko od anody do katody. Dioda LED świeci; natężenie prądu płynącego przez nią wynosi około 14 mA: około 1,8 V na diodzie LED i pozostałe 3,2 V na oporniku. Przy 1 kΩ dioda LED świeci słabiej; przy 100 Ω jaśniej — natężenie prądu wynosi około 31 mA. Dla zwykłej diody LED 5 mm prąd pracy to 20 mA, a prąd maksymalny 25–30 mA: 31 mA to już granica. Natężenie prądu ogranicza właśnie opornik: bez niego ograniczałyby je tylko źródło i sama dioda LED, a prawdziwa dioda LED od razu by się przepaliła.

Pytania

1. Jak ze schematu obwodu odczytać, w którą stronę dioda przewodzi prąd?
2. Jakiego opornika potrzebuje dioda LED 2 V, 20 mA przy zasilaniu 9 V?

Odpowiedzi

1. Symbol diody to trójkąt skierowany w stronę kreski. Prąd płynie w kierunku, który wskazuje trójkąt: od anody po stronie trójkąta do katody przy kresce.
2. Opornik musi przejąć pozostałe 9 − 2 = 7 V przy 20 mA: \(R = (U - U_{LED}) / I\) = 7 V / 0,02 A = 350 Ω. Najbliższa większa wartość znormalizowana, 390 Ω, daje około 18 mA.