1. Co to jest termistor? Do czego służy? Jakie są rodzaje termistorów - czym się różnią?

Termistor: element półprzewodnikowy bezzłączowy, charakteryzujące się dużymi zmianami rezystancji w funkcji temperatury. Zastosowanie: do pomiaru temperatury (termistor jako czujnik), kompensacji temperaturowej, stabilizacji napięcia, stabilizacji amplitudy drgań, ochrony elementów przed przeciążeniem. Podział:

- termistory NTC o ujemnym współczynniku temperaturowym rezystancji, wzrost temperatury powoduje zmniejszanie się rezystancji,

- termistory PTC o dodatnim współczynniku temperaturowym rezystancji, wzrost temperatury powoduje wzrost rezystancji,

- termistory CTR o skokowej zmianie rezystancji w wąskim przedziale zmian temperatury, wzrost temperatury powyżej określonej powoduje gwałtowną zmianę wzrost/spadek rezystancji.

2. Jaki element zastosujesz do ochrony przeciwprzepięciowej? Dlaczego?

Warystor, ponieważ jest to element półprzewodnikowy bezzłączowy o rezystancji silnie zależnej od natężenia pola elektrycznego wywołanego doprowadzonym napięciem. Gdy przekroczy ono pewną wartość, charakterystyczną dla danego typu (modelu) warystora, jego rezystancja szybko maleje, z początkowych setek kiloomów do zaledwie kilkunastu omów. Dzięki temu płynie przez niego duży prąd powodujący przepalenie (wyłączenie się) bezpiecznika, a zarazem wyłączenie urządzenia.

3. Czy słyszałeś o tzw. bezpieczniku kasowalnym? Jaki jest to typ elementu półprzewodnikowego? Opisz skrótowo zasadę działania takiego elementu.

Jest to termistor PTC, czyli element półprzewodnikowy bezzłączowy. Przekroczenie pewnej wartości prądu wywołuje duży wzrost rezystancji, pociągający za sobą znaczny wzrost spadku napięcia i zmalenie prądu.

4. Scharakteryzuj filtr zasilacza z wejściem indukcyjnym; zalety, wady.

Działanie filtru indukcyjnego polega na magazynowaniu energii w polu magnetycznym dławika indukcyjnego, gdy chwilowa wartość prądu w obwodzie narasta i oddawaniu zmagazynowanej energii, gdy chwilowa wartość prądu malej. W dławiku indukcyjnym indukuje się siła elektromotoryczna, która zawsze przeciwdziała zmianom chwilowej wartości prądu płynącego przez dławik. Gdy chwilowa wartość prądu ma tendencję do wzrostu indukowana siła elektromotoryczna hamuje ten wzrost i jednocześnie magazynowana jest energia w polu magnetycznym. Kiedy wartość chwilowa prądu maleje to energia pola magnetycznego oddawana jest do obwodu, a indukowana siła elektromotoryczna powoduje podtrzymanie przepływu prądu. W rezultacie zmniejszają się tętnienia prądu odbiornika.

Układy prostowników jednopulsowych z filtrem indukcyjnym nie są stosowane ponieważ prąd odbiornika, niezależnie od tego jak duża jest wartość indukcyjności, zawsze w każdy okresie napięcia zasilania osiągnie wartość zerową. W układach z prostownikami dwupulsowymi prąd nie zanika do zera, ponieważ wcześniej wchodzi w stan przewodzenia druga dioda.

Mały początkowy prąd udarowy. Skuteczny przy dużych prądach obciążenia. U_oDC(I_o)→2,82U_i/π. Filtr `trudny', korzystny dla diod i transformatora. Kształt tętnień ≈ sinusoidalne.

5. Scharakteryzuj filtr zasilacza z wejściem pojemnościowym; zalety, wady.

Filtr pojemnościowy dołącza się równolegle do odbiornika. Działanie filtru pojemnościowego polega na gromadzeniu energii w polu elektrycznym kondensatora podczas przewodzenia prostownika i stopniowym oddawaniu tej energii do odbiornika, także wtedy kiedy diody prostownika nie przewodzą.

Duży początkowy prąd udarowy. Bardzo skuteczny przy małych prądach obciążenia. U_oDC(I_o)→1,41U_i. Tani, niekorzystny dla diod i transformatora. Kształt tętnień ≈ niesymetryczna piła.

6. Jakie przebicie złącza półprzewodnikowego ma dodatni współczynnik temperaturowy napięcia przebicia? Jakie znasz inne typy przebicia?

Dodatni współczynnik temperaturowy ma przebicie lawinowe. Pozostałe typ przebicia to przebicie Zenera i przebicie cieplne.

7. Co opisuje równanie Shockley'a? W jakich warunkach można wprowadzić do niego uproszczenia i jakie, aby ułatwić wyznaczenie parametrów równania?

Równanie Shockley'a opisuje zależność napięciem elektrycznym UD panującym na diodzie i płynącym przez diodę prądem elektrycznym.

???Kiedy uproszczenie???

8. Jakimi podstawowymi parametrami opisuje się jakość stabilizatora napięcia stałego?

- współczynnik stabilizacji napięcia:

- rezystancja wyjściowa:

- temperaturowy współczynnik zmian napięcia wyjściowego:

- współczynnik tłumień tętnienia:

9. Jakie są zalety i wady impulsowych stabilizatorów napięcia?

Pracuje dwustanowo: jest wyłączony albo nasycony, traci się w nim bardzo mało mocy. Dobra moc; duża sprawność, gdy różnica napięć między wejściem a wyjściem ma dużą wartość; słaba dokładność; spore zakłócenia

10. Jakimi parametrami opisuje się stan nasycenia tranzystora bipolarnego?

11. Kiedy można zastosować do opisu czwórnika aktywnego tylko trzy stałe parametry - jakie?

12. Jaka są różnice między trasimpedancjami czwórnika aktywnego: k_zo , k_z , k_zef ?

13. Jakie rezystancje: wejściową i wyjściową powinien mieć idealny czwórnik do przetwarzania I_i →I_o ?

14. Jaka jest zasada pracy (typ przetwarzania) tranzystora bipolarnego i unipolarnego?

15. Prąd w warystorze zmalał o 35 %. Oznacza to, że napięcie na nim:

, napięcie zmalało.

16. Z parametrów małosygnałowych h tranzystora bipolarnego można w pierwszym rzędzie pominąć przy analizie układów:

17. Jeżeli w tranzystorze Si npn I_C = 5,80 mA, U_BE = 0,653 V to jest on w stanie:

???nasycenia (wykład 4 s 10)

18. Prąd kolektora tranzystora, zmierzony przy zwarciu bazy z emiterem to:

19. Inne oznaczenie parametru h_21e tranzystora bipolarnego to:

h_21e
h_FE (współczynnik wzmocnienia statyczny)
β₀

20. Wzmacniacz na tranzystorze, mający k_imax ≈ β, k_umax ≈ 1, dużą R_o i małą R_i to układ:

21. Ujemne wzmocnienie napięciowe oznacza, że czwórnik opisany taką transmitancją:

22. W idealnym liniowym czwórniku transimpedancyjnym R_i i R_o :

23. Temperatura złącza p-n wzrosła o 40 deg. Prąd wsteczny złącza:

24. Zasada pracy tranzystora unipolarnego zwanego też polowym to:

Zasada pracy: przetwarzanie u→i, czyli opis właściwości trans kondunktancją.

25. Omawiany na wykładzie wzmacniacz na tranzystorze bipolarnym, mający k_imax ≈ 1, k_umax ≈ U_Rc /40mV, małą R_o i dużą R_i to układ:

układ ze wspólnym kolektorem (ale ma duże k_i, więc coś nie tak..)

26. Temperatura złączy tranzystora npn zmalała o 20 deg. Napięcie U_BEQ w stanie normalnym aktywnym:

27. W tranzystorze Si npn I_C = 0,35 mA, U_CE = 6,53 mV. Jest on w stanie:

nasycenia

28. Z parametrów h tranzystora bipolarnego najważniejsze to:

h₁₁- impedancja wejściowa

h₁₂-transmitancja odwrotna napięciowa (sprzężenie zwrotne)

h₂₁- transmitancja prądowa

h₂₂- kondunktancja wyjściowa

29. Chciałbyś, aby skuteczność tłumienia tętnień w zasilaczu rosła wraz z prądem obciążenia wyjścia. Najlepszy do tego filtr:

Wygładzający, albo LC…

30. W polowym tranzystorze złączowym będzie I_DSS ≈ 4I_DQ gdy:

31.Jedna z głównych wad impulsowych zasilaczy to:

zakłócenia na wysokiej częstotliwości oraz niestabilna praca podłączonych urządzeń

32. Prąd płynący przez warystor zmalał 3 razy. To oznacza, że napięcie na nim:

33. Z parametrów małosygnałowych h tranzystora bipolarnego można w pierwszej kolejności pominąć przy analizie układów:

h₁₂- sprzężenie zwrotne (jest ono niewielkie i można je pominąć)

34. W tranzystorze JFET transkonduktancja g_m jest maksymalna gdy:

Napięcie U_GS = 0

35. Zasada działania tranzystora bipolarnego to przetwarzanie wielkości:

Napięcia i prądu.??

Działanie tranzystora bipolarnego zależy od zjawisk związanych z ruchem nośników ładunku i polega na sterowaniu tym ruchem za pomocą napięcia doprowadzonego do elektrod.

36. Który zestaw cech uznajesz za najważniejszy dla wzmacniacza operacyjnego:

Idealny wzmacniacz charakteryzuje się:

• nieskończenie dużym różnicowym wzmocnieniem napięciowym:
  ,

• zerowym wejściowym napięciem niezrównoważenia

• nieskończenie dużą impedancją wejściową,

• zerową impedancją wyjściową,

• nieskończenie szerokim pasmem przenoszonych częstotliwości,

• nieskończenie dużym zakresem dynamicznym sygnału.

37. Jednostopniowy wzmacniacz tranzystorowy ma w środku pasma ujemne wzmocnienie prądowe. Wynika z tego, że jest to układ:

38. Zjawisko Zenera jest związane z:

Zjawisko Zenera występuje w silnie domieszkowanych złączach p-n spolaryzowanych zaporowo. Objawia się gwałtownym wzrostem prądu (tzw. prądem Zenera) gdy napięcie polaryzujące przekroczy pewną charakterystyczną dla danego złącza wartość zwaną napięciem Zenera. Zjawisko Zenera jest również nazywane przebiciem Zenera.

39. Zastosowanie dzielnika napięcia zasilania do polaryzacji bazy tranzystora w układzie wzmacniacza daje:

Możliwość sterowania wzmocnieniem sygnału

40. Podstawową cechą stabilizatorów parametrycznych jest:

Utrzymanie stałej wartości wielkości wyjściowej. Cechą charakterystyczną wszystkich stabilizatorów parametrycznych jest brak zewnętrznego obwodu sprzężenia zwrotnego, który zapewniałby porównanie napięcia lub prądu wyjściowego z napięciem lub prądem wzorcowym. W związku z tym parametry tych stabilizatorów zależą głównie od właściwości elementów stabilizujących, przy czym w stabilizatorach napięcia elementy te są włączone do obciążenia równolegle, a w stabilizatorach prądu - szeregowo. Nie najlepsza jakość stabilizatorów parametrycznych ogranicza ich zastosowanie.

41. Dwa liniowe, unilateralne czwórniki połączono kaskadowo (wejście drugiego z wyjściem pierwszego). Wypadkowa transmit. k_uo :

k_uo=k_uo2*(R_i2/(R_i2+R_o1))*k_uo1

42. Różnice w zasadzie pracy stabilizatora parametrycznego i kompensacyjnego.

- bardzo mały prąd wejściowy I₀ w stanie jałowym stabilizatora kompensacyjnego I₀ w porównaniu do stab. parametrycznego

- brak zewnętrznego obwodu sprzężenia zwrotnego stabilizatorów parametrycznych- brak możliwości porównania napięcia lub prądu wyjściowego z napięciem lub prądem wzorcowym

- znacznie lepsza jakość stabilizatorów kompensacyjnych

43. Co to jest termistor NTC i do czego może służyć?

Termistor NTC jest to nieliniowy rezystor, którego rezystancja zależna jest silnie od temperatury materiału opornika. Rezystancja termistora maleje ze wzrostem temperatury (posiada ujemny współczynnik temperaturowy).

Termistory NTC stosuje się do np. pomiarów i regulacji temperatury, do pomiarów poziomu cieczy, w termostatach, czy też różnych ładowarkach.

44. Jakie znasz dwa podstawowe typy przebicia złączy p-n w kierunku zaporowym? Jakie są ich mechanizmy i znaki temperaturowych współczynników napięcia?

przebicie Zenera i przebicie lawinowe.

Przebicie lawinowe polega na tym, że wskutek dostarczenia anergii przez swobodny ładunek, rozrywają się wiązania atomów w sieci krystalicznej. Elektrony przechodzą do pasma przewodnictwa i dochodzi do jonizacji. Powstaje para nośników, która rozpędza się i powoduje lawinowe powielanie elektronów.

Przebicie Zenera polega na gwałtownym wzroście prądu. Natężenie pola w złączu może osiągnąć tak duże wartości, że możliwe jest wyrwanie elektronu z wiązania atomów w sieci krystalicznej. W rezultacie powstaje para nośników (elektron-dziura).

Przy zwiększaniu napięcia polaryzacji złącza w kierunku zaporowym najpierw pojawia się przebicie Zenera a potem przebicie lawinowe.

45. Wyjaśnij fizyczny sens parametrów małosygnałowych h tranzystora bipolarnego w układzie WE.

46. Kiedy można zastosować do opisu czwórnika aktywnego tylko trzy stałe parametry - jakie?

47. Różnice w zasadzie pracy stabilizatora o działaniu ciągłym i impulsowego.

W stabilizatorach o działaniu ciągłym tranzystor pracuje w sposób ciągły, co jest powodem niskiej sprawności układu. Przy dużej różnicy napięć pomiędzy wejściem a wyjściem, na tranzystorze powstają duże straty mocy. W odróżnieniu od stabilizatorów liniowych w stabilizatorach impulsowych tranzystor pracuje jako klucz (załącz/wyłącz) (jest okresowo wyłączany) z pewną częstotliwościa, dzięki czemu znacznie ograniczone są straty oraz uzyskuje się znacznie większe sprawności.

48. Co to jest termistor PTC i do czego może służyć?

Termistor PTC jest termistorem, który zwiększa swą rezystancję pod wpływem wzrostu temperatury- (posiada dodatni współczynnik temperaturowy) Wykorzystywany jest m.in. do ograniczania prądu (zabezpieczenie przed dużym prądem, przepięciem, przegrzaniem), do grzania (np. suszarka do włosów), jako czujnik temperatury (np. zabezpieczenie tranzystora przed przegrzaniem)

49. Jakimi trzema parametrami roboczymi opiszesz właściwości stabilizatora prądowego? Jakie rzędu powinny one być w bardzo dobrym stabilizatorze?

- maksymalny prad wyjsciowy w zakresie stabilizacji

- maksymalne napięcie wejściowe max U_i

- Rezystancja wyjściowa

50. Podaj i uzasadnij zestaw kilku najważniejszych cech współczesnego wzmacniacza operacyjnego.

- współczynnik wzmocnienia osiąga bardzo duże, ale skończone wartości- w typowych układach K=10⁴-10⁷.

- napięcie wyjściowe jest ograniczone- zwykle mniejsze o 1-2V od napięcia zasilania

- sygnał na wyjściu powinien być równy zeru, gdy na obu wejściach występują jednakowe sygnały względem masy. Jednakowy sygnał podany na oba wejścia jest nazywany sygnałem wspólnym

- niewielka impedancja wyjściowa

- właściwości wzmacniaczy są zależne od temperatury

- wzmacniacze wytwarzają zakłócenia własne

51. Jaką wielkością (parametrem) opisuje się wzmacniające właściwości złączowego FET'a? W jakich warunkach ma on maksymalną wartość?

ten parametr to g_m - transkonduktancja

52. Scharakteryzuj różnice definicyjne między transmitancjami aktywnego czwórnika: k_yo , k_y , k_yef .

53. Co opisuje równanie Shockley'a? Podaj jego uproszczoną wersję i napisz, kiedy można ją stosować.

Równanie Shockleya opisuje związek pomiędzy napięciem elektrycznym U_D panującym na diodzie i płynącym przez diodę prądem elektrycznym:

54. Jaki typ krzywej opisuje charakterystykę przejściową JFET'a w połączeniu WS? Naszkicuj tę charakterystykę. W jakim stanie musi być wejściowe złącze tego tranzystora przy normalnej pracy?

Charakterystyka przejściowa tranzystora JFET wyraża zależność prądu drenu I_D od napięcia bramka-źródło U_GS. Złącze musi być w stanie nasycenia.

55. Jaką wielkością opisuje się właściwości przetwarzania sygnału przez sam tranzystor bipolarny? Podaj jej oznaczenia i zdefiniuj ją.

56. Wzmocnienie napięciowe czwórnika, zależne od obciążenia wyjścia i rezystancji źródła sygnału jest to:

57. Kupiłeś trzy diody LED o różnych kolorach świecenia. Która z nich będzie miała najwyższe napięcie progowe U_T0 przewodzenia:

Poszczególne barwy maja różne napięcia progowe (1,5-3V). Najwyższe napięcie ma dioda LED biała oraz niebieska.

58. Dioda Schottky'ego odróżnia się od zwykłych diod prostowniczych:

Diody prostownicze to zazwyczaj diody warstwowe a dioda Schottky'ego to dioda ze złączem MS.

59. Zjawisko Zenera jest związane z:

To samo co 38.

60. Zasada pracy stabilizatorów parametrycznych to:

Każda zmiana napięcia wejściowego lub prądu obciążenia wywołuje zmianę prądu płynącego przez diodę przy czym zmiana napięcia wejściowego jest równoważona przez zmianę spadku napięcia na rezystorze, natomiast zmiana prądu obciążenia przez zmianę prądu diody. W wyniku działania układu napięcie wyjściowe stabilizatora pozostaje bez zmian.

61. Chciałbyś, aby napięcie tętnień w twoim zasilaczu nie zależało praktycznie od obciążenia. Zastosujesz filtr:

indukcyjny

62. Temperatura złącza p-n z

malała o 30°C. Prąd wsteczny złącza:

zmaleje

63. Charakterystyka wsteczna złącza BE tranzystora jest zbliżona do charakterystyki:

64. W polowym tranzystorze złączowym transkonduktancja osiąga maksymalną wartość dla napięcia U_GS ≈ :

65. Scharakteryzuj różnice definicyjne między transmitancjami aktywnego czwórnika: k_io , k_i , k_ief .

66. Z jakim elementem i którym fragmentem jego charakterystyki wiążesz zjawisko Zenera? Czy występuje ono we wszystkich takich elementach? Czym odróżnia się ono od innych, podobnych zjawisk?

67. Jakimi parametrami opiszesz stan nasycenia tranzystora bipolarnego? Podaj definicję granicy między stanem nasycenia a stanem aktywnym normalnym.

68. Narysuj podstawowy układ polaryzacji tranzystora bipolarnego dla stabilnej pracy w wybranym ppQ, w układzie wzmacniacza małych sygnałów przemiennych. Czy znasz jakieś warunki do spełnienia?

69. Jakim parametrem opisuje się właściwości przetwarzania sygnału przez sam tranzystor polowy? Zdefiniuj tą wielkość i podaj jej nazwę.

70. Narysuj układ źródła prądowego na tranzystorze JFET. Opisz, w jakim celu jest stosowany rezystor w obwodzie elektrody S (źródła) tranzystora

Na niebiesko- pytania testowe, czyli te łatwiejsze ;p

Unilateralność- jest to cecha aktywnego czwórnika. Oznacza, że sygnał płynie tylko w jednym kierunku. Istnieje oddziaływanie wejścia na wyjście, natomiast nie ma oddziaływania wyjścia na wejście

Gaussotron- (magnetorezystor)- jest to element półprzewodnikowy, który charakteryzuje się silną zależnością rezystancji od indukcji (natężenia) pola magnetycznego. Pod wpływem pola magnetycznego, wzrasta rezystywność materiału półprzewodnikowego.

Podstawowymi parametrami gausotronów są: a)rezystancja początkowa, b)współczynnik magnetorezystancji. Są one stosowane m.in. do pomiaru mocy elektrycznej, pól magnetycznych.

Złącze p-n:

Złącze p-n stanowi podstawę diod półprzewodnikowych.

Złączem p-n nazywane jest złącze dwóch półprzewodników o różnych typach przewodnictwa: p i n. W obszarze typu n nośnikami są elektrony (ujemne), a w obszarze typu p nośnikami są dziury o ładunku elektrycznym dodatnim.

zalety ujemnego sprzężenia zwrotnego:

* zmniejszenie wrażliwości układu na zmiany parametrów elementów, warunków zasilania, czynników zewnętrznych itp.,
* zmniejszenie zniekształceń nieliniowych, zakłóceń, szumów,
* możliwość rozszerzania pasma przenoszenia wzmacniacza i kształtowania zadanych charakterystyk częstotliwościowych,
* możliwość zmiany wartości impedancji wejściowej i wyjściowej.

Wadą ujemnego sprzężenia zwrotnego jest to, że przy jego zastosowaniu uzyskuje się mniejsze wzmocnienia, co z kolei wymaga stosowania większej ilości stopni wzmocnienia lub lamp o dużym wzmocnieniu.

Dodatnie sprzężenie zwrotne:

zalety:
wywoła zwiększenie maksymalnego wzmocnienia do wartości k+

Wady:
stabilność wzmacniacza ulega zmniejszeniu
pasmo przenoszenia wzmacniacza ulegnie ograniczeniu do częstotliwości ω+

Podsumowując, można stwierdzić, że ujemne sprzężenie zwrotne pozwala korzystnie modyfikować własności aparatury elektronicznej : zwiększać jej stabilność, redukować współczynnik szumów, poszerzać pasmo częstotliwości. Zmniejszenie efektywnego współczynnika wzmocnienia dla dzisiejszej techniki elektronicznej nie jest w zasadzie przeszkodą.
Ujemne sprzężenie zwrotne stosuje się w układach tranzystorowych do stabilizacji punktu pracy - za pomocą rezystora RE umieszczanego w emiterze. Występuje ono także pod postacią efektu Millera, (pojemność CBK) powodującego ograniczenie wzmocnienia dla wysokich częstotliwości.
Dodatnie sprzężenie zwrotne oddziałuje niekorzystnie na układ i we współczesnych urządzeniach elektronicznych jest w zasadzie stosowane tylko w generatorach.

Cechy idealnego wzmacniacza operacyjnego:
- nieskończenie duże wzmocnienie przy otwartej pętli sprzężenia zwrotnego (K → ∞),
- nieskończenie szerokie pasmo przenoszenia częstotliwości,
- nieskończenie duża impedancja wejściowa, zarówno między wejściami, jak i między każdym
z wejść, a ziemią,
- impedancja wyjściowa równa zeru,
- napięcie wyjściowe równe zeru przy równości napięć wejściowych (UWY = 0 przy UWE1 = UWE2),
- nieskończenie duży dopuszczalny prąd wyjściowy,
- zerowy prąd wejściowy,
- wzmocnienie idealnie różnicowe, tzn. nieskończenie duży współczynnik tłumienia sygnału
nieróżnicowego,
- zachowanie powyższych właściwości przy zmianach temperatury.

Decybele na wolty:

Np. mamy 50dB.. zamieniamy: 50dB=50/20=2,5,

10^2,5=… wynik

---