2008-12-17
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
a) b)
Styk diody po stronie półprzewodnika P - anoda. Po stronie N - katoda.
c)
Dioda półprzewodnikowa: a) polaryzacja w kierunku przewodzenia, b) polaryzacja w kierunku
zaporowym, c) charakterystyka prądowo-napięciowa diody
1
2008-12-17
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)
2
2008-12-17
- 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
3
2008-12-17
Sterując bardzo małym prądem bazy IB uzyskuje się zmiany dużo większego
prądu kolektora IC o przeciwnym kierunku.
Tranzystor jest więc wzmacniaczem prądu bazy.
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
(układy połączeń ze z
ródłem napięcia i obciążeniem) :
Włączenie tranzystora do układu
W każdym układzie - inne relacje między wartościami prądów E, B, C oraz inne
zależności prądów od doprowadzonych napięć.
4
2008-12-17
- układ wspólnego emitera (WE) - podstawowy układ pracy tranzystorów
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
(najczęściej wynosi od kilkudziesięciu do kilkuset) IB IB IB
- układ wspólnej bazy (WB)
IC
Współczynnik wzmocnienia prądowego: K 1
IE
5
2008-12-17
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 w stanie zaporowym, gdy U<0.
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
6
2008-12-17
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
7
2008-12-17
Budowa i działanie prostownika trójfazowego półokresowego i mostkowego,
przebiegi czasowe napięć wejściowych i wyjściowych
Kondensator jako najprostszy filtr
wygładzanie tętnień (pulsacji)
8
2008-12-17
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
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
9
2008-12-17
Wzmacniacz operacyjny
scalony wzmacniacz prądu stałego
10