2008-12-17

1

Podstawowe elementy elektroniczne

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

Styk diody po stronie półprzewodnika P - anoda. Po stronie N - katoda.

Dioda półprzewodnikowa: a) polaryzacja w kierunku przewodzenia, b) polaryzacja w kierunku
zaporowym, c) charakterystyka prądowo-napięciowa diody

a)

b)

c)

2008-12-17

2

Rodzaje diod:

- dioda prostownicza

małej lub dużej mocy

wykorzystywana w układach prostowników

- 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)

2008-12-17

3

- dioda elektroluminescencyjna (LED)

emituje światło podczas przepływu prądu

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)
Fototranzystor - złącze C-B ma takie własności, jak fotodioda.

Gdy nieoświetlone, między bazą a emiterem płynie mały prąd.

Tranzystor bipolarny typu NPN i PNP

2008-12-17

4

Sterując bardzo małym prądem bazy I

B

uzyskuje się zmiany dużo większego

prądu kolektora I

C

o przeciwnym kierunku.

Tranzystor jest więc wzmacniaczem prądu bazy.

Wzmocnienie prądowe tranzystora - stosunek zmian prądu kolektora do zmian
prądu bazy:

B

C

I

I

np. dla tranzystorów krzemowych wzmocnienie wynosi kilka tysięcy

Podstawowe układy pracy tranzystora

(układy połączeń ze źródłem napięcia i obciążeniem)

:

W każdym układzie - inne relacje między wartościami prądów E, B, C oraz inne

zależności prądów od doprowadzonych napięć.

Włączenie tranzystora do układu

2008-12-17

5

- układ wspólnego emitera (WE) - podstawowy układ pracy tranzystorów

Małym prądem bazy sterujemy duży prąd kolektora.

Współczynnik wzmocnienia prądowego:

(najczęściej wynosi od kilkudziesięciu do kilkuset)

B

C

I

I

K

Przykładowa charakterystyka:

- układ wspólnego kolektora (WC) - tzw. wtórnik emiterowy

- układ wspólnej bazy (WB)

Współczynnik wzmocnienia prądowego:

1

E

C

I

I

K

Współczynnik wzmocnienia prądowego:

(najczęściej wynosi od kilkudziesięciu do kilkuset)

B

C

B

C

B

B

E

I

I

I

I

I

I

I

K

1

2008-12-17

6

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 I

G

-

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 I

G

. Zwiększenie prądu I

G

powoduje

zmniejszenie napięcia przełączania U (rys.c).
Tyrystor w stanie zaporowym, gdy U<0.

Podstawowe układy elektroniczne

1. Zasilacze sieciowe

Zadanie - przekształcenie napięcia sinusoidalnego na stałe.

Schemat funkcjonalny zasilacza

Przebiegi napięć na wyjściach kolejnych

elementów zasilacza

230 V
50 Hz

2008-12-17

7

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 u

s

i napięć wyjściowych

2008-12-17

8

Budowa i działanie prostownika trójfazowego półokresowego i mostkowego,

przebiegi czasowe napięć wejściowych i wyjściowych

Kondensator jako najprostszy filtr

wygładzanie tętnień (pulsacji)

2008-12-17

9

2. Wzmacniacze

Zadanie - wzmocnienie energii sygnału. Odbywa się to kosztem energii

źródła 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):

X

Y

K

sygnał wyjściowy

sygnał wejściowy

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

2008-12-17

10

Wzmacniacz operacyjny

scalony wzmacniacz prądu stałego