2010-12-09
1. Diody półprzewodnikowe
Złącze PN - podstawa budowy i działania diody, tranzystora, tyrystora.
Wykorzystywane zjawisko tworzenia się warstwy zaporowej na styku
półprzewodników typu N (negative) i P (positive).
Złącze PN:
a) półprzewodniki przed zetknięciem, b) po ich zetknięciu:
Zjawisko dyfuzji elektronów i dziur:
- elektrony przechodzą z półprzewodnika typu N do półprzewodnika typu P
- dziury przechodzą z półprzewodnika typu P do półprzewodnika typu N
1
2010-12-09
Polaryzacja diody półprzewodnikowej:
w kierunku przewodzenia:
Styk diody po stronie
półprzewodnika P = anoda.
Po stronie N = katoda.
w kierunku zaporowym:
Charakterystyka prądowo-napięciowa diody
Przykładowa charakterystyka
U  napięcie przewodzenia
dla diody krzemowej ok. 0,7 V
dla diody germanowej ok. 0,2 V
Umax  maksymalne napięcie wsteczne
zależy od typu diody ,
od kilku do nawet ok. 1 kV
2
2010-12-09
Rodzaje diod
- dioda prostownicza małej lub dużej mocy
najczęściej krzemowa lub germanowa,
wykorzystywana w układach prostowników.
Najprostszy układ prostownika półokresowego
zastosowanie diody jako prostownik jednofazowy jednopołówkowy
przebieg napięcia zasilającego
u
2Ą
i �t
uD
przebieg prądu i napięcia na odbiorniku
u uR R
~ uR
uR
i
i
uRśr
2Ą
�t
przebieg napięcia na diodzie
uD
2Ą
�t
3
2010-12-09
- dioda Zenera
Stosowana w układach stabilizacji napięcia. Przeznaczona
do pracy przy polaryzacji w kierunku zaporowym.
- dioda pojemnościowa (warikap)
Zmiana pojemności złącza PN pod wpływem
doprowadzonego napięcia. Wykorzystywana do strojenia
obwodów rezonansowych.
-fotodioda
Jonizacja materiału półprzewodnikowego pod wpływem
światła (zmiana natężenia padającego światła powoduje
zmianę parametrów elektrycznych).
- dioda elektroluminescencyjna (LED)
Emituje światło podczas przepływu prądu.
4
2010-12-09
2. Tranzystory bipolarne
Służą do wzmacniania sygnałów elektrycznych.
Tranzystor bipolarny ma 3 warstwy NPN lub PNP, a więc są 2 złącza PN.
Skrajne warstwy: kolektor (C) i emiter (E), warstwa środkowa - baza (B)
W fototranzystorze złącze C-B ma takie własności, jak fotodioda.
Gdy złącze jest nieoświetlone, między bazą a emiterem płynie mały prąd.
Typy tranzystorów bipolarnych
typ NPN: typ PNP:
Sterując bardzo małym prądem bazy IB uzyskuje się zmiany dużo większego
prądu kolektora IC o przeciwnym kierunku.
Tranzystor jest więc wzmacniaczem prądu bazy.
5
2010-12-09
Wzmocnienie prądowe tranzystora - stosunek zmian prądu kolektora
do zmian prądu bazy:
IC
IB
np. dla tranzystorów krzemowych wzmocnienie wynosi kilka tysięcy.
Podstawowe układy pracy tranzystora
(tj. układy połączeń ze z
ródłem napięcia i obciążeniem)
Ogólny schemat włączenia tranzystora do układu:
W każdym układzie zachodzą inne relacje między wartościami prądów E, B, C
oraz inne zależności prądów od doprowadzonych napięć.
6
2010-12-09
Układ wspólnego emitera (WE) - podstawowy układ pracy tranzystora.
Małym prądem bazy sterujemy duży prąd kolektora.
Przykładowa charakterystyka:
IC
Współczynnik wzmocnienia prądowego:
K
(najczęściej wynosi od kilkudziesięciu do kilkuset)
IB
Układ wspólnego kolektora (WC) - tzw. wtórnik emiterowy
IE IB IC IC
Współczynnik wzmocnienia prądowego:
K 1
IB IB IB
(najczęściej wynosi od kilkudziesięciu do kilkuset)
7
2010-12-09
Układ wspólnej bazy (WB)
IC
Współczynnik wzmocnienia prądowego: K 1
IE
3. Tyrystory
Pełnią funkcje przełącznika o charakterystyce dwustanowej.
W praktyce oznacza to, że znajdują się w stanie przewodzenia lub nieprzewodzenia
prądu elektrycznego.
Przy zerowym prądzie bramki IG - tyrystor zachowuje się jak dioda spolaryzowana
w kierunku zaporowym.
Po przekroczeniu napięcia przełączenia - przechodzi w stan przewodzenia.
Pracą tyrystora steruje się za pomocą prądu bramki IG. Zwiększenie prądu IG
powoduje zmniejszenie napięcia przełączania U (rys.c).
Tyrystor pracuje w stanie zaporowym, gdy U<0.
8
2010-12-09
Podstawowe układy elektroniczne
1. Zasilacze sieciowe
Zadanie - przekształcenie napięcia sinusoidalnego na stałe.
230 V
50 Hz
Schemat funkcjonalny zasilacza
Przebiegi napięć na wyjściach
kolejnych elementów zasilacza
9
2010-12-09
Prostownik
przekształca prąd z dwukierunkowego na jednokierunkowy
Budowa i działanie różnych typów prostowników jednofazowych:
a) półokresowego, b) pełnookresowego, c) mostek Graetza,
d) przebiegi czasowe napięcia sieciowego us i napięć wyjściowych
Budowa i działanie prostownika trójfazowego półokresowego i mostkowego,
przebiegi czasowe napięć wejściowych i wyjściowych
10
2010-12-09
Kondensator jako najprostszy filtr
wygładzanie tętnień (pulsacji)
2. Wzmacniacze
Zadanie - wzmocnienie energii sygnału. Odbywa się to kosztem energii
z
ródła zasilania. W zależności od tego jaki sygnał jest wzmacniany:
- wzmacniacze prądu
- wzmacniacze napięcia (bardzo mała moc wyjściowa)
-wzmacniacze mocy (duża moc wyjściowa)
Schemat funkcjonalny wzmacniacza
Najważniejszy parametr: wzmocnienie (inaczej - współczynnik wzmocnienia):
Y sygnał wyjściowy
K
sygnał wejściowy
X
11
2010-12-09
Dla poprawy własności wzmacniaczy (zmniejszenie zniekształceń, zakłóceń) - stosuje
się tzw. układy sprzężenia zwrotnego. Jest to wykorzystanie sygnału wejściowego
(inaczej: sygnału zwrotnego lub sygnału sprzężenia) do sterowania wejściem układu.
Sygnał ten może być dodawany lub odejmowany od wejściowego (dodatnie lub
ujemne sprzężenie zwrotne).
Schemat funkcjonalny wzmacniacza ze sprzężeniem
zwrotnym
Wzmacniacz operacyjny
scalony wzmacniacz prądu stałego
12