PRZEWODNIKI - ciała, przez które może przepływać prąd elektryczny, zwany prądem przewodzenia:

*I klasy (metale). Mechanizm przewodzenia polega na ruchu elektronów swobodnych.

dwa rodzaje ruchu elektronów:

-bezłady,uporządkowany.

II klasy (ciecze przewodzące-elektrolity tj. roztwory wodne kwasów, zasad i soli). uporządkowany ruch jonów, czyli atomów lub cząsteczek naładowanych dodatnio (kationy) lub ujemnie (aniony). -zachodzą zmiany chemiczne.

PÓŁPRZEWODNIKI to ciała o własnościach pośrednich miedzy własnościami przewodników i dielektryków: krzem, german, selen, związki chemiczne: arsenu, galu,

indu, antymonu, tlenki metali.

IZOLATORY (DIELEKTRYKI) - to ciała nie mające zdolności przewodzenia prądu elektrycznego: gazy nie przewodzace,ciecze nie przewodzące (np. woda destylowana, olej izolacyjny), niektóre ciała stałe (np. Szkło, porcelana, tworzywa sztuczne).

OBWÓD ELEKTRYCZNY - zamknięta droga przepływu prądu, utworzona z połączonych przewodnikami elementów aktywnych i biernych pasywnych.

*obwody liniowe, wszystkie el. spełniają prawo Ohma

*obwody nieliniowe

*obwody prądu stałego

*obwody prądu przemiennego

INDUKCYJNY.CHAR.OBW.-obw. zawierający cewkę, prąd w tym obwodzie jest związany z napięciem zależnością I=U/X_L, X_L= ωL. CHAR.POJEMNOŚCIOWY OBW.-obw.zawierający kondensator,prąd z napięciem opisuje zal.I=U/ X_C, X_C=1/ ωC.

ELEMENTY AKTYWNE wymuszają przepływ prądu. Wytwarzana jest w nich energia elektryczna kosztem innego rodzaju energii, np. mechanicznej (prądnice), chemicznej (ogniwa galwaniczne), świetlnej (fotoogniwa) lub cieplnej (termoogniwa):

*źródła napięcia - napięcie źródłowe - SEM,

*źródła prądu - powstaje prąd źródłowy.

ELEMENTY PASYWNE energia elektryczna zamieniana jest na inna postać energii (dyssypacja - rozproszenie energii) np. cieplna (rezystory, grzejniki), świetlna (świetlówki) lub magazynowana (kondensator - akumulacja energii w polu elektrycznym, cewka - akumulacja energii w polu magnetycznym).

EL.IDEALNE - obiekty abstrakcyjne utworzonych na drodze idealizacji el.rzeczywistych. (rezystor idealny, idealne źródło napięciowe i idealne źródło prądowe).

EL.IDEALNY charakteryzuje tylko 1 rodzaj procesu energetycznego, w przeciwnym razie jest to EL. RZECZYWISTY.

Elementy idealne-nie płynie przez nie prąd dlatego nie zmienia się napięcie, stała jest też rezystancja. Elementy rzeczywiste - płynie przez nie prąd, zmienia się napięcie, różna jest więc rezystancja.

ZŁOŻONY OBWÓD prądu stałego zawiera przynajmniej dwa węzły sieci-miejsca, gdzie jest rozgałęzienie i następuje rozdzielenie prądu, natomiast OBW.PROSTY ma tylko 1 takie oczko.

NATĘŻENIE PRĄDU ELEK.-wielkość skalarna obliczona jako stosunek ładunku elektrycznego dq, przenoszonego przez naładowane cząstki w czasie dt, przez dany przekrój poprzeczny przewodnika, do tego czasu (1A). Jeżeli w jednakowych, dowolnie małych przedziałach czasu przepływają takie same ładunki-stała wartość prądu I.

i=dq/ dt I=Q/t

*prąd stały (obwód prądu stałego),

*prąd zmienny (obwód prądu zmiennego):jednokierunkowe,dwukierunkowe,bezokresowo zmienne,okresowo zmienne-przemienny

Miara GĘSTOŚCI PRĄDU J jest iloraz wartości prądu Δi, przepływającego przez element powierzchni ΔS prostopadły do kierunku ruchu ładunków, do tej powierzchni (jedn.- A/m2) J=Δi/ΔS

REZYSTANCJA-opór, jaki stawia prądowi(stałemu i zmiennemu) element obwodu elektrycznego R=ρl/S

Rezystancja zależy od rodzaju materiału, rozmiarów, kształtu i temperatury.

KONDUKTACJA-odwrotność rezystancji (jednostka 1S= 1om^-1 (simens)). G=1/R

POTENCJAŁ (w odniesieniu do obwodu elektrycznego) -poziom stanu energetycznego wybranego punktu obwodu względem nieskończoności. V_A=A_Aoo/q

NAPIĘCIE ELEKTRYCZNE miedzy dwoma punktami A i B obwodu elektrycznego jest ilorazem wykonanej pracy AAB przy przenoszeniu ładunku elektrycznego z punktu A do punktu B i wartości tego ładunku q. U_AB =A_AB/q= V_A-V_B

PRAWO OHMA-określa relacje miedzy napięciem, a wartością prądu płynącego w obwodzie elektrycznym.

I=U/R=G*U

I PRAWO KIRCHOFFA (odnosi się do węzłów): suma prądów dopływających do węzła równa się sumie prądów odpływających - algebraiczna suma prądów w węźle jest równa zeru: I₁+ I₂+…+I_n=Σ I_k= 0 Równanie węzła -równanie prądów lub prądowe.

II PRAWO KIRCHOFFA (odnosi się do oczek, czyli obwodów zamkniętych): w każdym obwodzie zamkniętym algebraiczna suma sił elektromotorycznych równa jest algebraicznej sumie spadków napiec na rezystancjach: ΣE_i+ΣU_k=0

Równanie bilansu napięć lub napięciowe.

REZYSTORY

OBW.SZEREGOWY: Jeśli napięcie pojedynczego źródła jest niewystarczające do zasilania odbiornika stosuje się łączenie szeregowe źródeł napięcia. R=R₁+R₂+…R_n

OBWÓD RÓWNOLEGŁY: Łączenie równoległe n źródeł stosuje się w przypadku zwiększonego obciążenia, gdy prąd pobierany z pojedynczego źródła przekracza jego wartość znamionowa. Łączone równolegle źródła napięcia powinny mieć równe wartości napięć znamionowych, czyli równe napięcia źródłowe, równe rezystancje wewnętrzne, a ich zaciski musza być połączone jednoimiennie.

1/R=1/R₁+1/R₂+1/R_n

STAN JAŁOWY-nie płynie w obwodzie prąd I=0(jest to stan odpowiadający przerwie w obwodzie, zaciski źródła są rozwarte), STAN ZWARCIA-napięcie na wyjściu = 0, uszkodzenie źródła napięcia(zaciski źródła zwarte, rezystancja obciążenia równa 0)

WIĘKSZA WARTOŚĆ NAPIĘCIAszeregowo, bo wtedy mamy większe napięcie

WIĘKSZĄ WARTOŚĆ PRĄDUrównolegle

DZIELNIK NAPIĘCIA jest układem, który dzieli napięcie doprowadzone do jego wejścia, czyli jest to układ, którego napięcie wyjściowe jest częścią napięcia wejściowego. Prosty układ elektryczny- rezystory o stałej rezystancji.
I=U_we/(R₁+R₂) U_wy=I*R₂
Jak widać ze wzoru wartość napięcia wyjściowego jest zawsze mniejsza (lub równa, gdy R1=0) od napięcia wejściowego.

PULSACJA(częstość kołowa) - wielkość określająca, jak szybko powtarza się zjawisko okresowe. Pulsacja jest powiązana z częstotliwością (f) i okresem (T) poprzez następującą zależność: ω=2πf=2π/T

WARTOŚĆ SKUTECZNA PRĄDU ZMIENNEGO równoważnego zastępczego natężenia prądu stałego, który na rezystancji R=const, w czasie równy okresowi (t=T), wydzieli tę samą ilość energii cieplnej, co prąd sinusoidalny.

I=sqr(i²(t))_av=sqr[1/T∫^ω_oi2(t)dt]

ŚREDNIA PRĄDU ZMIENNEGO jest równa natężeniu zastępczego prądu stałego, który płynąc przez pół okresu, przeniesie taki sam ładunek, jak prąd sinusoidalny.

I_śr=2/T∫idt

MOC CHWILOWA jest to iloczynem wartości chwilowych napięcia i prądu.

p=u * i=U_msinωt*I_msin(ωt-φ)=Ucios-UIcos(2ωt-φ)

MOC CZYNNA-wartość średnia mocy za okres T.[wat]

P=UIcosφ

MOC BIERNA, której energia jest zmagazynowana w polu elektrycznym lub magnetycznym i oscyluje.[var]

Q=UIsinφ

MOC POZORNA-suma mocy czynnej i biernej.[VA]

S=UI

Związek między tymi mocami:

P=Scosφ S²=P²+Q²

Q=Ssinφ S=sqr(P²+Q²)

IMPEDANCJA-w celu opisu dowolnego układu zawierającego elementy pasywne- uogólnione prawo Ohma.

I=U/Z

Wielkość opisująca elementy w obwodach prądu przemiennego.Impedancja jest rozszerzeniem pojęcia rezystancja z obwodów elektrycznych prądu stałego, umożliwia rozszerzenie prawa Ohma na obwody prądu przemiennego.

ADMITANCJA- to odwrotność impedancji, całkowita przewodność elektryczna w obwodach prądu przemiennego. Y=Z^-1

SUSCEPTANCJA to część urojona admitancji, czyli przewodność bierna. Oznaczenie B, jednostka simens.Y = G + jB, gdzie Y to admitancja, Re(Y) = G to konduktancja, Im(Y) = B to susceptancja, j to jednostka urojona.

REAKTANCJA lub opór bierny to wielkość charakteryzująca obwód elektryczny zawierający kondensator (pojemność) lub cewkę (indukcyjność). Jednostką reaktancji jest om.

REZONANS NAPIĘĆ-w obwodzie szeregowym RLC (XL=XC)

-Napięcie UL i UC może osiągać znaczne wartości, zależnie od reaktancji XL i XC

-Jeśli parametry L i C są stałe to zjawisko rezonansu może wystąpić przy zmianie częstotliwości napięcia zasilającego.

XL=XCωL=1/ωCf_o=1/[2Лsqr(LC)]

REZONANS PRADÓW (rezonans równoległy)- obwód równoległy RLC I_L= I_C

-Prądy składowe IL i IC mogą osiągać znaczne wartości, ale ich suma geometryczna będzie równa zeru.

-Gałąź równoległa LC w stanie rezonansu prądów odpowiada miejscu przerwy w obwodzie:

Y_LC=B_C-B_L=0

KONDENSATORY

ŁĄCZENIE:

*szeregowe C=1/C₁+1/C₂, *równoległe C=C₁+C₂

Rdz.kondensatorów:

Papierowe,Mikowe,Ceramiczne,Elektrolityczne,Energetyczne,Płaskie,Cylindryczne

Parametry kondensatora

*Pojemność elektryczna C-zdolnośc gromadzenia ładunku elektrostatycznego:

C=Q/UI=C*dU/dt

- w połączeniu równoległym C=C₁+C₂+…+C_n,

- w połączeniu szeregowym 1/C=1/C₁+1/C₂+…+1/C_n

*Pojemność znamionowa C kondensatora jest to wartość pojemności założona przy wytwarzaniu kondensatora, która z uwzględnieniem tolerancji jest podawana jako jego cecha. Czynnikiem, który w największym stopniu wpływa na pojemność kondensatora, poza powierzchnią i odległością elektrod, jest zdolność dielektryka do przyjęcia ujemnego ładunku w pobliże dodatniej elektrody, i dodatniego ładunku w pobliże elektrody ujemnej, co powoduje że wpływ odległości między elektrodami zmniejsza się. C = E x A/d

d - odstęp miedzy elektrodami w m,
E - przenikalność

*Napięcie znamionowa U_n kondensatora jest to wartość napicia stałego, które może być długotrwale doprowadzone do kondensatora nie powodując jego uszkodzenia ani jakiejkolwiek trwałej zmiany jego parametrów. Kondensator powinien także bez żadnej szkody wytrzymać napięcie o większej wartości, nazywane *napięciem probierczym. Wartość obu tych napięć dla danego typu kondensatora zależy również od warunków pracy kondensatora, tj. rodzaju doprowadzonego napięcia (stałe, przemienne, impulsowe) oraz temperatury otoczenia, przy czym zmniejsza się ona ze wzrostem zarówno częstotliwości, jak i temperatury.

*Stratność kondensatora, tj. jednostkowe straty energii wynikające z pracy kondensatora przy napięciu przemiennym, charakteryzuje tangens kąta strat delta (czyli tg delta). Straty kondensatora są zazwyczaj większe niż samego dielektryku ze względu na występowanie strat w elektrodach i doprowadzeniach. Wartość strat zależy od częstotliwości i temperatury, *Częstotliwość rezonansu własnego, który występuje, gdy wartości bezwzględne X_C i X_L są sobie równe i kompensują się wzajemnie.

CEWKA (induktor, zwojnica) jest biernym elementem elektronicznym i elektrotechnicznym.

Cewka składa się z pewnej liczby zwojów drutu lub innego przewodnika nawiniętych np. jeden obok drugiego na powierzchni walca (cewka cylindryczna), na powierzchni pierścienia (cewka toroidalna) lub na płaszczyźnie (cewka spiralna lub płaska). Wewnątrz zwojów może znajdować się dodatkowo rdzeń z materiału diamagnetycznego lub ferromagnetycznego - wtenczas cewka nosi nazwę solenoidu.

Indukcyjność jest podstawowym parametrem elektrycznym opisującym cewkę. Jednostką indukcyjności jest 1 henr [H]. Prąd płynący w obwodzie wytwarza skojarzony z nim strumień magnetyczny. Indukcyjność definiujemy jako stosunek tego strumienia i prądu, który go wytworzył: L=kф/I

.Indukcyjność cewki zależy od własności magnetycznych rdzenia.Większa indukcyjność ma cewka nawinięta na rdzeń ferromagnetyczny, ponieważ rdze ten wytwarza pole magnetyczne, większy strumień magnetyczny, które wzmacnia indukcyjność.

PRZEKAŹNIKI

Funkcje:

*Zapewniają galwaniczne oddzielenie pomiędzy sekcja sterowania i sekcja przełączania.

*Umożliwiają przełączanie obciążeń dużej mocy z wysokim napięciem i/lub prądem o wysokim natężeniu przy małym zużyciu energii nawet przy małych sygnałach elektrycznych

Sekcje:

*Sekcje sterowania - przełącznik elektromagnetyczny,

*Sekcje przełączania - cześć przełączająca podłączona bezpośrednio do obciążenia elektrycznego

Budowa: Przekaźnik elektromech.składa się z rdzenia, cewki, styku przełącznego i zwory.

Działanie:

Napięcie sinusoidalne podane na zaciski wejściowe przekaźnika przekształcone zostaje na napięcie o przebiegu prostokątnym, którego częstotliwość odpowiada częstotliwości napięcia wejściowego. Po zrównaniu się częstotliwości wejściowej i zaprogramowanej zostaje załączony przekaźnik wykonawczy.

Konfiguracje styków w przekaźnikach

*Zestyki zwierne - normalnie otwarte (NO)

*Zestyki rozwierne - normalnie zamknięte (NC)

*Zestyki przełączne.

PRZEKAŹNIKI- nazywamy przyrządy, które pod wpływem zmiany określonej wielkości fizycznej sterują obwodami elektrycznymi. Przekaźniki elektryczne mogą działać pod wpływem zmian natężenia prądu, napięcia, kierunku przepływu prądu, częstotliwości, przesunięcia fazowego.Są więc elementem sterującym.

STYCZNIKI pełnią rolę pomocniczą, przeznaczone są do sterowania urządzeniami o większym poborze prądu.

AC-3(obw.silników klatkowych:rozruch,wyłączanie silnika w ruchu)Jest to kategoria użytkowania styczników przy prądzie przemiennym

Styczniki do odbiorników rezystancyjnych:

AC-1-odwody o małej indukcyjności krotności prądu załączeniowego DC-1

SILNIKI

Rodzaje silników prądu stałego

Silnik obcowzbudny,Silnik samowzbudny:

bocznikowy,szeregowy,szeregowo-bocznikowy

Budowa silnika

*Stojan- obudowa silnika, na której mogą być nawinięte uzwojenia lub mogą być magnesy trwałe tworzące pole magnetyczne (uzwojenie wzbudzenia)

*Wirnik- część ruchoma, najczęściej jest twornikiem

•rdzeń (pakietu blach),

•uzwojenie twornika,

*Komutator- służy do zasilania wirnika

Zależność prawdziwa dla silnika szeregowego

I=I_a=I_f

Prawdziwa zależność dla silnika bocznikowego

I=Ia+If

Największy moment w chwili rozruchu rozwija silnik szeregowy.

Najmniejszą zmienność prędkości ma silnik prądu stałego bocznikowy(3,8-2,5%)

WADY SILNIKA SZEREGOWEGO

Bardzo duża prędkość obrotowa przy małych obciążeniach może doprowadzić do uszkodzenia silnika ze względu na przekroczenie jego wytrzymałości mechanicznej.

Silnik szeregowy nie może pracować w stanie jałowym i musi być połączony z maszyna robocza za pomocą sprzęgła lub przekładni zębatej.

METODY REGULACJI PRĘDKOŚCI SILNIKA PRĄDU STAŁEGO

Prędkość obrotową można regulować przez:

*zmianę napięcia zasilania twornika U

*zmianę rezystancji w obwodzie twornika R_ar

*zmianę strumienia F

SILNIK 3-FAZOWY KLATKOWY

Budowa:

-Silniki indukcyjne trójfazowe maja zazwyczaj szesc zacisków ,do których sa przyłaczone konce uzwojen stojana. Poczatki uzwojen oznacza się literami U1, V1, W1, a odpowiednie konce U2, V2, W2.

-Wał napedowy to element, który jest mechanicznie łaczony z urzadzeniem napedzanym i za jego posrednictwem wytwarzana w silniku energia mechaniczna przekazywana jest temu urzadzeniu

-Obudowa silnika stanowi ochrone przed szkodliwym oddziaływaniem srodowiska na silnik oraz ochrone srodowiska (w tym człowieka) przed zagro_eniami jakie stwarza silnik

-stojan z umieszczonym wewnątrz pakietem blach krzemowych i uzwojeniem usytuowanym w żłobkach,

-wirnik stanowiący pakiet blach, z uzwojeniem w postaci klatki (pręty i pierścienie z aluminium).

Działanie:

Silnik indukcyjny pracuje na zasadzie wzajemnego oddziaływania wirującego pola magnetycznego stojana i prądu wytworzonego w wirniku drogą indukcji elektromagnetycznej.

Wirujące pole magnetyczne wywołane przez stojan, przecina przewody nieruchomego w pierwszej chwili wirnika i indukuje w nich siły elektromotoryczne. Pod wpływem tych sił w zamkniętym obwodzie wirnika płynie prąd(powstaje moment

obrotowy powodujacy podażanie przewodów wirnika w kierunku wirowania pola).Wirnik zaczyna się obracać.Z czasem predkosc obrotowa wirnika zwieksza sie, lecz równoczesnie zmniejsza sie predkosc przecinania jego przewodów przez pole wirujace. W rezultacie ustala sie predkosc obrotowa wirnika. Jest ona mniejsza od predkosci pola wirujacego stojana.

RÓŻNICA MIĘDZY SILNIKIEM PIERŚCIENIOWYM A KLATKOWYM - różnią się sposobem wykonania wirnika - w silniku pierścieniowym uzwojenie wirnika wykonane jest podobnie do uzwojenia stojana. Jest ono na stałe połączone z pierścieniami ślizgowymi; w silniku klatkowym obwód elektryczny wirnika jest wykonany z nieizolowanych prętów, połączonych po obu stronach wirnika pierścieniami zwierającymi. Konstrukcja to wyglądem przypomina klatkę o kształcie walca.

SILNIKI INDUKCYJNE NAZYWANE SĄ ASYNCHRONICZNYMI bo prędkość obrotowa wirnika tego silnika jest zawsze mniejsza od prędkości pola magnetycznego stojana, czyli asynchroniczna. Wirnik nigdy nie obraca się z taką samą prędkością, jaką ma wirujące zew. pole magnetyczne.

POŚLIZG-różnica miedzy prędkoscia pola wirujacego (synchroniczna) ns,a predkoscia wirnika n podzielona przez ns: s=(n_s-n)/n_s

Warunek istnienia poslizgu musi być spełniony, gdyż:

 przewody nie byłyby przecinane przez linie pola,

 siła elektromotoryczna zmalałaby do zera,

 nie wytworzyłoby sie pole wokół uzwojen wirnika,

 nie powstałby moment obrotowy. Prędkość wirowania wirnika jest tym większa, im mniejszy jest poślizg.

Wirnik silnika bedzie wprawiony w ruch obrotowy jeśli:

istnieje pole wirujące stojana,

uzwojenia wirnika są zwarte,

moment elektromagnetyczny silnika jest większy od momentu mechanicznego i momentu bezwładności.

SPOSOBY ROZRUCHU SILNIKA INDUKCYJNEGO 3-FAZOWEGO:

rozruch bezpośredni - załączenie silnika ze zwartym uzwojeniem wirnika bezp.od sieci na napięcie znamionowe przy częstotliwości znamionowej; rozruch z zast.przełącznika gwiazda - trójkąt - uzwojenia stojana silnika 3-fazowego może być połączone w dwóch konfiguracjach: gwiazda lub trójkąt;

rozruch za pomocą autotransformatora - do silników dużej mocy, zadanie autotransformatora jest zmniejszenie napięcia doprowadzonego do silnika do wart. 50-75%napięcia znamionowego;

ukł.miękkiego rozruchu silnika (soft-start) - zasada działania opiera się na regulacji mocy dostarczanej do silnika, dokonywanej przez zmianę skutecznej wartości napięcia podawanego na odbiornik

Silnik indukcyjny nie chce sam ruszyć po przerwaniu jednej fazy zasilania - jeśli przerwa w obwodzie jednej fazy nastąpiła podczas pracy silnika, silnik taki będzie pracował dalej, przy czym prąd pobierany z sieci wzrośnie √3 razy.Jeśli przerwa nastąpiła przy znamionowym obciążeniu silnika, będzie on przeciążony i może ulec uszkodzeniu. Dopuszczalne obciążenie przy przerwaniu jednej fazy może wynosić okolo50% obciążenia znamionowego. Jeśli silnik stoi, to przy przerwaniu jednej fazy nie może on sam ruszyć.

PRZEŁĄCZNIK GWIAZDA-TRÓJKĄT wykorzystywany jest w celu zmniejszenia prądu pobieranego z sieci w chwili rozruchu przez zmniejszenie napięcia na zaciskach uzwojenia stojana.

SILNIKI JEDNOFAZOWE:

Wady:

wysoka cena,w stanie jałowym na skutek skompensowania reaktancji indukcyjnej przez pojemnosciowa pobieraja duże prady - nadmierne nagrzewanie silnika.brak momentu rozruchowego. -mają mniejszą sprawność i mniejszy współczynnik mocy niż silniki trójfazowe

Wytwarzanie momentu rozruchowy w silniku jednofazowym - nawija się w silniku dodatkowe uzwojenie (fazę rozruchową), która wspólnie z uzwojeniem głównym umożliwia powstanie pola wirującego. P.w. powstaje przy jednakowym przesunięciu pól składowych w przestrzeni i w czasie, musi być zapewniona równość amplitud poszczególnych faz.

WARUNKI ABY PRĄDY W FAZIE GŁÓWNEJ I FAZIE ROZRUCHOWEJ WYTWARZAŁY MOMENT ROZRUCHOWY:Przesunięcie w przestrzeni uzwojeń, w t, w fazie prądów płynących przez to uzwojenie i równość amplitud (uzw rozruch z dodatkowymi element) dodatkowym zastosow fazy zwartej (1 2 3 zwojów dołożonych na biegunach), zmienna przestrzeń między biegunem a wirnikiem, zastosowanie dodatkowego uzwojenia na wirniku

SILNIKI JEDNOFAZOWE Z KONDENSATOREM NALEŻY UZIEMIĆ B.STARANNIE,bo może nastąpić zjawisko rezonansu przy pewnych częstotliwościach wzrasta napięcie i gdy będzie ono duże może pojawić się na obudowie silnika

Jak zmieni się prąd pobierany z sieci przez silnik trójfazowy jeśli bezpiecznik w linni zasilającej przepali się - wzrośnie o √3.

PÓŁPRZEWODNIKI

PASMO WALENCYJNE(podstawowe)-odpowiadają wartościom energii elektronów walencyjnych (1).

PASMO PRZEWODNICTWA-wartość energii, przy których elektrony stają się swobodne i biorą udział w procesie przewodnictwa elektrycznego. PASMO ZABRONIONE rozdziela pasmo walencyjne i przewodnictwa, nie mogą występować elektrony.

PÓŁPRZEWODNIKI SAMOISTNE-(monokryształy pierwiastków np.Si), w temp. 0K-izolatory (pasmo przewodnictwa jest całkowicie puste). Po dostarczeniu energii np. cieplnej może nastąpić przejście elektronów z pasma walencyjnego do pasma przewodnictwa. Zjawisko generuje parę elektron - dziura.

PÓŁPRZEWODNIKIEM TYPU P I N - typu P - przewodnictwa;

nadmiar nośników dodatnich - dziur, typu N -domieszkowanie tu wprowadza

wystapienie nadmiaru elektronów przemieszczanych do pasma

PÓŁPRZEWODNIKOWE EL.BEZZŁĄCZOWE

*Termistory - nieliniowe rezystory, których rezystancja zależy znacznie od temperatury, współczynnik

temperaturowy rezystancji może byc dodatni (typu PTC)lub

ujemny (termistor typu NTC) zależnie od rodzaju materiału.

Parametry:

-rezystancja znamionowa, podawana dla temperatury 25oC,

-temperaturowy współczynnik rezystancji,

-charakterystyka napieciowo-pradowa.

Zastosowanie w technice:

-w pomiarach temp.,

-do kompensacji temperaturowej w układach elektronicznych,

-do stabilizacji temperaturowej w układach sygnalizacji,

-jako zabezpieczenia przeciw nadmiernemu pradowi np.w silnikach,

-w regulatorach temperatury.

*Warystory - rezystory nieliniowe, dla których rezystancja R jest funkcja doprowadzonego napięcia U

*Hallotrony - elementy półprzewodnikowe generujące sygnał napięciowy pod wpływem pola magnetycznego,działajacego na płytke hallotronowa przewodzaca prad.

Zastosowanie:

-Czujnik pomiarowy wielkosci elektrycznych (nateżenie pradu),

-Czujnik pomiarowy wielkosci nieelektrycznych (kat obrotu, amplituda drgań, niewielkie przesuniecia), wykorzystywany do pomiaru prędkości obrotowej w aparacie zapłonowym silnika benzynowego.

ZŁĄCZE PN:Diody pólprzewodnikowe sa elementami złaczowymi, czyli powstały przez połaczenie półprzewodników różnych typów. W obszarze złacza dwóch różnych półprzewodników zachodzi zmiana koncentracji nosników swobodnych (złacze PN - zmiana domieszki - akceptor-donor).

Napiecie dyfuzyjne UD - różnica potencjałów

obszarów N i P, zależy od:

-rdz.monokryształu,

-koncentracji domieszek,

-temp.

POLARYZACJA ZŁĄCZA W KIERUNKU PRZEWODZENIA - dodatni biegun napięcia jest dołączony do obszaru P; bariera potencjału zmniejsza się o wartość zewnętrznego napięcia U, zmniejsza się również szerokość obszaru zubożonego. Gdy U przekroczy wartość napięcia dyfuzyjnego, wówczas obszar zubożony znika i praktycznie bez przeszkód następuje dyfuzja nośników mniejszościowych z obszaru N do P i z P do N.

DIODY

Prostownicze,stabilizacyjne,sygnałowe i detekcyjne:zwrotna(wsteczna),impulsowa(przełączająca),

tunelowa,pojemnościowa

DIODA PROSTOWNICZA - el.półprzewodnikowy,pasywny o pojedynczym złaczu PN - przeznaczona do przekształcania pradu zmiennego w jednokierunkowy prad pulsujacy.

-Charakterystyka pradowo-napieciowa:

Jeżeli wartosc pradu płynacego przez

diode wynosi 10mA to potencjał anody

jest o 0,6V wiekszy niż potencjał katody

- spadek napiecia na przewodzacej diodzie

RODZAJE PROSTOWNIKÓW:

Prostownik - przekształtnik pradu przemiennego

w prad stały.

*Prostownik niesterowalny -nie umożliwia

regulacji wartosci napiecia stałego ani pradu

wyjsciowego.

W zależnosci od zastosowanego źródła zasilania

rozróżnia się prostowniki jednofazowe i

wielofazowe.

Jednofazowy półokresowy(jednopołówkowy)Jednofazowy pełnookresowy (dwupołówkowy, Jednofazowy pełnookresowy mostkowy

KOMUTATOR- jest to el. kumutacyjny umieszczany na osiach elektrycznych maszyn kumutatorowych. Służy do dostarczania bądź odbioru energii elektrycznej z wirnika. Jest również elementem przełączającym (komutującym) poszczególne uzwojenia wirnika.Jest zbudowany w postać walca wykonanego z materiału dielektrycznego o wysokiej odporności temperaturowej nałożonego na oś wirnika. Na komutatorze umieszczone są wzdłużne paski przewodnika - najczęściej miedziane do których podłączone są kolejno zwoje wirnika.Służy do zmiany kierunku prądu.

DIODA ZENERA-stabilizacyjna, odmiana diody półprzewodnikowej, której głównym parametrem jest napięcie przebicia złącza PN. W kierunku przewodzenia (anoda spolaryzowana dodatnio względem katody) zachowuje się jak normalna dioda, natomiast przy polaryzacji zaporowej (katoda spolaryzowana dodatnio względem anody) może przewodzić prąd po przekroczeniu określonego napięcia na złączu, zwanego napięciem przebicia. Przy niewielkich napięciach (do ok. 6 woltów) podstawową rolę odgrywa zjawisko Zenera, powyżej - przebicie lawinowe. Napięcie przebicia jest praktycznie niezależne od płynącego prądu i zmienia się bardzo nieznacznie nawet przy dużych zmianach prądu przebicia (dioda posiada w tym stanie niewielką oporność dynamiczną

POŁĄCZENIE DIOD

• aby zwiekszyc obciazalnosc pradowa,

Zwiekszenie obciażalnosci pradowej uzyskuje sie w wyniku równoległego połaczenia dwóch lub wiecej diod prostowniczych.

-łaczenie diod o identycznych charakterystykach

pradowo-napieciowych w kierunku przewodzenia,

- zastosowanie rezystorów celu wyrównania

rozpływu pradów.

• w celu zwiekszenia dopuszczalnego napiecia wstecznego.

W celu zwiekszenia dopuszczalnego napiecia wstecznego-szeregowe łaczenie diod.

-w przypadku szeregowego połaczenia diod ważne jest

aby identyczne były charakterystyki prądowo-napieciowe w kierunku zaporowym.

-w celu wyeliminowania znacznych różnic w rozkładzie

napiecia na poszczególnych diodach stosuje sie

dzielniki rezystancyjno-pojemnosciowe.

PARAMETRY CHARAKTERYZUJĄCE STABILIZACYJNE WŁASNOŚCI DIODY ZENERA - głównym parametrem jest napięcie przebicia złącza PN, wielkością char.jest napięcie wsteczne U_Z wyst. w miejscu gwałtownego zakrzywienia charakterystyki prądowo-napięciowej.

ZASTOSOWANIE DIODY ZENERA:

-do stabilizacji napięć stałych.Produkuje się diody na napięcia Zenera od 1,5V do 200V, trzeba pamiętać, że im mniejsze napięcie tym gorsza stabilizacja.Stabilizacja napięć-utrzymywanie wartości napięcia zasilającego z założoną dokładnością(bez względu na wahania napięć zasilających, prądu obciążenia czy też temp.otoczenia)

TRANZYSTORY

Tranzystor-el.aktywny, który może wzmacniać, wytwarzając na wyjściu sygnał o mocy większej niż moc sygnału wejściowego. Jest trójskładnikowym elementem półprzewodnikowym.

Rodzaje:

Tranzystory bipolarne - działanie oparte na przepływie zarówno ładunków większościowych jak i mniejszościowych

Tranzystory unipolarne (polowe) - przepływ prądu zachodzi za pośrednictwem nośników tylko jednego znaku.

RODZAJE TRANZYSTORÓW BIPOLARNYCH: NPN i PNP. Obszar wewnętrzny-baza-B, obszar zewnętrzny -emiter-e i kolektor-C

REGUŁY DOTYCZĄCE TRANZYSTORA npn (te same do pnp tylko inna polaryzacja) 1.potencjał kolektora musi być większy od potencjału emitora. 2. obwody baza-emiter i baza-kolektor zachowuja się jak diody- w warunkach normalnej pracy dioda baza-emiter jest spolaryzowany w kierunku przewodzenia, dioda baza-kolektor w kierunku zaporowym . 3.każdy tranzystor charakteryzuje się maksymalnymi wartościami Ic, Ib, Uce, dodatkowo ograniczanie;moc rozpraszana na kolektorze IcUce, temp, Ube. 4. jeżeli spełnione są warunki w/w to Ic jest w przybliżeniu proporcjonalnym do Ib, Ic=hfe*Ib=Beta*Ib, hfe-współczynnik wzmocnienia prądowego(ok. 100A/A) oba prądy wpływające do tranzystora; prąd kolektora Ic i prąd bazowy Ib łączą się w jego wnętrzu i wypływają jako prąd emitora Ie

Podsumowanie reguł

*z własności (4) wynika użyteczność tranzystora - mały prąd wpływający do bazy steruje znacznie większym prądem wpływającym do kolektora

*własność (2) - nie można dowolnie zwiększać napięcia między kolektorem, a emiterem - przekroczenie napięcia na bazie o więcej niż 0, 6 ÷ 0, 8V w stosunku do napięcia na emiterze powoduje przepływ dużego prądu bazy

UB≈UE + 0, 6[V](UB = UE + UBE) (2)

RÓŻNICA MIĘDZY POLARYZACJĄ TRANZYSTORA TYPU NPN I PNP:dla tranzystora npn potencjał kolektora musi być wyższy od potencjału emitera, dla tranzystora pnp potencjał kolektora musi być niższy od potencjału emitera, „dioda” baza-emiter musi być spolaryzowana w kierunku przewodzenia, a „dioda” kolektor-baza w kierunku zaporowym, nie mogą zostać przekroczone maksymalne wartości I_C, I_B, U_CE, moc wydzielana na kolektorze I_C· U_CE, temperatura pracy czy też napięcie U_BE.

PRZEŁĄCZNIK TRANZYSTORA układ z tranzystorem, w którym prąd sterujący o niewielkim natężeniu (płynący w jednym obwodzie-np. prąd bazy) powoduje przepływ prądu o wielokrotnie większym natężeniu w innym obwodzie.

NASYCENIE TRANZYSTORA- napięcie kolektora zbliża się maksymalnie do potencjały masy -0,05-0,2V

PRZY PROJEKTOWANIU PRZEŁĄCZNIKA TRANZYSTOROWEGO UWZGLĘDNIAMY:1. dobór rezystora w obwodzie bazy tak, aby uzyskać nadmiar prądu bazy (Ib)- zwiększenie szybkości przełączania. 2.jeśli obciążenie wymusza ujemne napięcie na kolektorze- włączyć szeregowo z kolektorem tranzystora diodę. 3.w przypadku obciążenia indukcyjnego- ochrona tranzystora przez połączenie równoległe diody i odbiornika indukcyjnego.

PODSTAWOWE KONFIGURACJE TRANZYSTORA BIPOLARNEGO:

Układ wspólnego emitera- WE (OE)

*Układ ten charakteryzuje się dużym wzmocnieniem prądowymβ= IC/IB, napięciowym i mocy.

*Napięcie wyjściowejest odwrócone w fazie w stosunku do napięcia wejściowego.

*Rezystancja wejściowa - kilkuset omów, a wyjściowa kilkadziesiąt kilomów

Układ wspólnej bazy- WB (OB)

*mała rezystancja wejściowa, bardzo duża rezystancja wyjściowa,

*wzmocnienie prądowe α = IC/IB≈1,

*stabilna praca,

*często stosowany w obwodach wielkiej częstotliwości.

Układ wspólnego kolektora- WC(OB)

*duża rezystancja wejściowa,

*wzmocnienie napięciowe (UCE/UBC = 1), duże wzmocnienie prądowe,

---