DIODY:
- rodzaje diod plus symbole, oznaczenia,
Diody Zenera (stabilistory) mają określone napięcie w kierunku zaporowym, przy którym zaczyna gwałtownie wzrastać ich prąd wsteczny. Są wykorzystywane w układach stabilizacji napięcia. | |
---|---|
Dioda tunelowa, - dioda półprzewodnikowa, która dla pewnego zakresu napięć polaryzujących charakteryzuje się ujemną rezystancją dynamiczną | |
Dioda LED ( elektroluminescencyjna- dioda emitująca światło | |
Diody pojemnościowe (warikapy, waraktory) pełniące rolę zmiennej pojemności sterowanej napięciem. Są wykorzystywane między innymi w przestrajanych elektronicznie obwodach rezonansowych. | |
Dioda Schottky'ego - dioda półprzewodnikowa, w której w miejsce złącza p-n zastosowano złącze metal-półprzewodnik. Charakteryzuje się małą pojemnością złącza, dzięki czemu typowy czas przełączania wynosi tylko około 100 ps. | |
Ogólny symbol diody prostowniczej | |
Diody prostownicze służą do prostowania prądu przemiennego w układach zasilających. Charakteryzują się dużymi dopuszczalnymi napięciami wstecznymi i dopuszczalnymi prądami, natomiast zwykle mają niewielką maksymalną częstotliwość pracy. |
Uwaga w symbolach nie powinno być tej kreski wewnątrz trójkąta
- charakterystyka prądowo-napięciowa,
Charakterystyka prądowo-napięciowa typowej diody uniwersalnej. Na wykresie zaznaczono obszary, w których dioda znajduje się w stanie przebicia (breakdown), jest spolaryzowana w kierunku zaporowym (reverse) oraz przewodzenia (forward). Na rysunku nie została zachowana skala − dla typowej diody napięcie przewodzenia vd jest małe w stosunku do wartości bezwzględnej napięcia przebicia vbr. |
---|
- polaryzacja,
Jeśli do złącza zostanie przyłożone napięcie zewnętrzne, wówczas równowaga zostanie zaburzona. W zależności od biegunowości napięcia zewnętrznego rozróżnia się dwa rodzaje polaryzacji złącza:
w kierunku przewodzenia, wówczas dodatni biegun napięcia jest dołączony do obszaru p;
w kierunku zaporowym, wówczas dodatni biegun napięcia jest dołączany do obszaru n.
- złącze PN,
Złączem p-n nazywane jest złącze dwóch półprzewodników niesamoistnych o różnych typach przewodnictwa: p i n. W obszarze typu n (negative) nośnikami większościowymi są elektrony (ujemne). Atomy domieszek (donory) pozostają unieruchomione w siatce krystalicznej. Analogicznie w obszarze typu p (positive) nośnikami większościowymi są dziury o ładunku elektrycznym dodatnim. Atomy domieszek są tu akceptorami. W półprzewodnikach obu typów występują także nośniki mniejszościowe przeciwnego znaku niż większościowe; koncentracja nośników mniejszościowych jest dużo mniejsza niż większościowych. Obszar o mniejszej koncentracji domieszek znajdujący się pomiędzy kontaktem złącza a warstwą zubożoną nazywany jest bazą[1]. |
---|
- warunki przewodzenia prądu.
Dioda znajdzie się w stanie przewodzenia jeśli zostanie spolaryzowana w kierunku przewodzenia i zostanie podane napięcie większe niż wartość napięcia granicznego, dla diód krzemowych 0,6-0,8 V dla germanowych 0,2-0,3 V. wraz ze wzrostem temperatury wartość napięcia granicznego maleje
TRANZYSTORY:
- rodzaje tranzystorów,
Tranzystory bipolarne , w których prąd przepływa przez złącza półprzewodnika o różnym typie przewodnictwa (n i p). Zbudowany jest z trzech warstw półprzewodnika o typie przewodnictwa odpowiednio npn lub pnp (o nazwach emiter - E, baza - B i kolektor - C). Charakteryzuje się tym, że niewielki prąd płynący pomiędzy dwiema jego elektrodami (bazą i emiterem) steruje większym prądem płynącym między innymi elektrodami (kolektorem i emiterem) | bipolarne |
---|---|
Pnp | |
Tranzystory unipolarne (tranzystory polowe) to takie, w których prąd płynie przez półprzewodnik o jednym typie przewodnictwa. Prąd wyjściowy jest w nich funkcją napięcia sterującego. W obszarze półprzewodnika z dwiema elektrodami: źródłem (symbol S) i drenem (D) tworzy się tzw. kanał, którym płynie prąd. Wzdłuż tego obszaru umieszczona jest trzecia elektroda, zwana bramką (G). Napięcie przyłożone do bramki zmienia przewodnictwo kanału, wpływając w ten sposób na płynący prąd. W tranzystorach MOSFET bramka jest odizolowana od kanału warstwą dielektryka, a w tranzystorach polowych złączowych (JFET) spolaryzowanym w kierunku zaporowym złączem p-n. |
JFET |
MOSFET | |
Z kanałem p |
- charakterystyka (wykres),
- polaryzacja złącza,
Tranzystor składa się z dwóch złączy PN, które mogą być spolaryzowane w kierunku zaporowym lub przewodzenia. W związku z tym można wyróżnić cztery stany pracy tranzystora.
Stan tranzystora | Kierunki polaryzacji złaczy tranzystora |
---|---|
Baza – emiter | |
Zatkanie | Zaporowy |
Przewodzenie aktywne | Przewodzenia |
Nasycenie | Przewodzenia |
Przewodzenie inwersyjne | Zaporowy |
Najważniejszym z tych nich jest obszar pracy aktywnej, gdyż to właśnie w tym obszarze tranzystor wykazuje swoje właściwości wzmacniające, które są wykorzystywane praktycznie.
Tranzystor pracujący w układach analogowych musi być w stanie aktywnym, a w układach cyfrowych - w stanach zatkania lub nasycenia.
- układy pracy tranzystorów.
Tranzystor jako element trójkońcówkowy, czyli trójnik może być połączony w układzie elektronicznym w rozmaity sposób. W matematycznym opisie tranzystora - trójnika - traktuje się go zwykle jako czwórnik, przyjmując jedną z końcówek jako wspólną dla wejścia i wyjścia. W zależności od tego, którą z końcówek wybieramy za wspólną, rozróżnia się konfiguracje:
Układ ze wspólnym emiterem OE (WE)
Układ ze wspólną bazą OB. (WB)
Układ ze wspólnym kolektorem OC (WC)
Tranzystor pracujący w układzie OE jest najczęściej używany w układach elektronicznych ponieważ charakteryzuje się:
- dużym wzmocnieniem prądowym
- dużym wzmocnieniem napięciowym
- dużym wzmocnieniem mocy
Napięcie wejściowe w OE jest odwrócone w fazie o 180 st. W stosunku do napięcia wejściowego. Rezystancja wejściowa jest rzędu kilkuset W, a wyjściowa wynosi kilkadziesiąt k W.
Tranzystor pracujący w układzie OB. ma:
- małą rezystancję wejściową
- bardzo dużą rezystancje wyjściową
- wzmocnienie prądowe bliskie jedności
Tranzystor w tym układzie pracuje przy bardzo dużych częstotliwościach granicznych, niekiedy nawet rzędu GHz.
Tranzystor pracujący w układzie OC charakteryzuje się:
- dużą rezystancją wejściową (co ma istotne znaczenie we wzmacniaczach małej częstotliwości)
- wzmocnieniem napięciowym równym jedności (stąd jest nazywany również wtórnikiem emiterowym)
- dużym wzmocnieniem prądowym
DODATKOWO:
- prawo Ohma,
Dla prądu stałego
Natężenie prądu elektrycznego płynącego przez przewodnik jest wprost proporcjonalne do wartości napięcia elektrycznego na jego końcach i odwrotnie proporcjonalne do rezystancji przewodnika.
Dla prądu zmiennego
W obwodach prądu zmiennego przebiegi prądu mogą być przesunięte w fazie w stosunku do napięcia. W takiej sytuacji do opisu zależności przemiennego prądu od napięcia stosuje się zwykle liczby zespolone, a odpowiednikiem oporu jest zespolona impedancja Z:
gdzie
u(ω, t) - zespolone napięcie przemienne;
i(ω, t) - zespolony prąd przemienny;
Z(ω) - impedancja.
Rezystancją nazywa się wtedy część rzeczywistą impedancji
- prawa Kirchoffa,
Pierwsze prawo Kirchoffa
Dla węzła obwodu elektrycznego suma algebraiczna natężeń prądów wpływających(+) i wypływających(–) jest równa zeru
Dla przypadku przedstawionego na rysunku I prawo Kirchhoffa można więc zapisać w postaci:
Drugie prawo Kirchoffa
W zamkniętym obwodzie suma spadków napięć na oporach równa jest sumie sił elektromotorycznych występujących w tym obwodzie.
Postać alternatywna:
Suma spadków napięcia w obwodzie zamkniętym jest równa zeru
Przykładowe oczko obwodu zamkniętego spełniające drugie prawo Kirchhoffa
- impedancja i oporność,
Impedancja - wielkość charakteryzująca zależność między natężeniem prądu i napięciem w obwodach prądu zmiennego. Inaczej jest tym samym co opór lecz istnieje tylko w przypadku prądu zmiennego posiada część rzeczywistą i urojona, przedstawia się ją w postaci liczb zespolonych
Oporność
Rezystywność (oporność właściwa, opór właściwy) – wielkość charakteryzująca przewodnictwo elektryczne materiału. Jej wartość jest różna dla różnych materiałów.
Rezystywność jest zazwyczaj oznaczana jako ρ (mała grecka litera rho). Jednostką rezystywności w układzie SI jest om⋅metr (Ω·m).
- podłączanie amperomierza i woltomierza do schematów pomiarowych dla diód do zdejmowania charakterystyk.
Układ podłączenia diody w celu wykreślenia charakterystyki w kierunku przewodzenia
Układ podłączenia diody w celu wykreślenia charakterystyki w kierunku zaporowym