Przy wyznaczaniu charakterystyki prądowo-napięciowej (I-U) diody tunelowej trzeba zmierzyć dwie wielkości: prąd płynący przez diodę oraz napięcie bezpośrednio na diodzie. W zakresie dużych prądów w kierunku przewodzenia rezystancja dynamiczna badanego elementu jest mała, więc szczególnie ważne jest, aby układ pomiarowy nie wprowadzał dodatkowych spadków napięcia ani nie "zabierał" istotnej części prądu.
Dlaczego poprawny jest Układ 2?
W Układzie 2 amperomierz znajduje się w gałęzi głównej (jest włączony szeregowo), więc mierzy prąd płynący przez diodę. Woltomierz jest podłączony równolegle bezpośrednio do diody, więc mierzy rzeczywisty spadek napięcia na złączu. Ponieważ woltomierz ma bardzo dużą rezystancję wewnętrzną, pobiera prąd pomijalnie mały w porównaniu z dużym prądem diody, a amperomierz ma małą rezystancję wewnętrzną, więc nie wprowadza istotnego błędu napięciowego.
Dlaczego pozostałe układy są błędne?
- Układ 1: amperomierz jest podłączony równolegle do diody, co w praktyce tworzy bardzo małą rezystancję równoległą i może doprowadzić do zwarcia badanego elementu oraz zafałszowania pomiaru prądu.
- Układ 3: woltomierz jest włączony szeregowo z diodą, a jego duża rezystancja wewnętrzna ogranicza prąd – układ przestaje odzwierciedlać rzeczywiste warunki przewodzenia przy dużych prądach.
- Układ 4: woltomierz jest włączony szeregowo (razem z diodą i amperomierzem), więc również ogranicza prąd i powoduje, że pomiar nie dotyczy właściwego punktu pracy diody.
W praktyce do takiego pomiaru stosuje się regulowane źródło napięcia oraz element ograniczający prąd (np. rezystor szeregowy), aby chronić diodę i przyrządy podczas zmiany napięcia w kolejnych punktach charakterystyki.
