AGH ELEKTROTECHNIKA LABOLATORIUM				GRUPA 3: Arkadiusz Fal
Wydział: IMiR	Rok Akademicki: 2006/2007		Rok Studiów: I
TEMAT: M5 Charakterystyki podstawowych elementów elektronicznych.
Data Wykonania: 19.03.2007		OCENA:

1. Dioda.

Symbol graficzny diody przedstawiony na rysunku, jest on podobny do strzałki, która w tym przypadku wyznacza kierunek przepływu prądu przez diodę. Wyprowadzenie diody A jest nazywane anodą, a wyprowadzenie K jest nazywane katodą. Jeżeli do anody diody doprowadzi się napięcie dodatnie względem katody czyli U_AK>0 to będzie ona spolaryzowana w kierunku przewodzenia i prąd popłynie od anody do katody. W przypadku gdy napięcie U_AK<0 dioda jest spolaryzowana zaporowo i prąd przez nią nie płynie. Tak naprawdę to płynie tak zwany prąd wsteczny ale jest on zwykle o kilka rzędów mniejszy niż prąd przewodzenia dlatego przyjmuje się, że jest on równy zeru. Oczywiście tak jest do czasu gdy napięcie zaporowe nie przekroczy pewnej granicy tak zwanego napięcia przebicia, a wówczas popłynie prąd porównywalny z prądem w kierunku przewodzenia. Zwykle powoduje to uszkodzenie diody, chyba że mamy do czynienia ze specjalnym rodzajem diody tak zwanej diody Zenera, w której wykorzystywana jest napięcie przebicia do stabilizacji (inna nazwa takiej diody to stabilistor).

Charakterystyka diody:

Na rys. przedstawiona jest charakterystyka diody I_D=I_D(U_AK). Już przy bardzo małych napięciach U_AK (jest to napięcie na diodzie) prąd płynący przez diodę I_D (prąd przewodzenia) bardzo mocno wzrasta do dużych wartości. Tak jak każdy element dioda ma również swoje parametry graniczne, których nie można przekroczyć bez jej uszkodzenia. Dlatego prąd przewodzenia diody nie może przekroczyć jej prądu maksymalnego I_Fmax. Napięcie przewodzenia diody U_F określa się przy prądzie przewodzenia I_F=0,1·I_Fmax. Dla diody germanowej Ge (diody mogą być zbudowane z różnych półprzewodników) napięcie to zawiera się w zakresie od 0,2V do 0,4V, a dla diody krzemowej Si - od 0,5V do 0,8V.

Typy diód:

1. pojemnościowa

2. prostownicza

3. Zenera (stabilitron)

4. półprzewodnikowa zrealizowaną jako połączenie półprzewodników

5. impulsowa

6. próżniowa zrealizowaną jako lampa próżniowa

7. Schottky'ego - dioda będąca złączem metal-półprzewodnik

8. uniwersalna

9. tunelowa (Esakiego)

10. elektroluminescencyjna (LED)

11. Gunna

12. krzemowa

13. mikrofalowa

14. germanowa

15. zabezpieczająca

16. stałoprądowa

17. PIN

18. Ostrzowa

19. ładunkowa

20. wsteczna

21. detekcyjne - niewielkiej mocy, używane w układach demodulacji AM

22. fotodioda - dioda reagująca na promieniowanie świetlne (widzialne, podczerwone lub ultrafioletowe).

Dioda jako prostownik
Jednym z najczęstszych i najprostszych zastosowań diody jest wykorzystanie jej jako prostownika.
   Prostownik zamienia prąd przemienny, czyli taki który płynie na zmianę w dwóch kierunkach na prąd jednokierunkowy. Często o diodach mówi się "prostownik" mając na myśli takie właśnie zastosowanie.

Rodzaje prostowników:

- Prostownik jednopołówkowy

U_g jest źródłem napięcia przemiennego, a R_L jest rezystancją reprezentującą obciążenie prostownika. W tym przypadku źródłem napięcia wejściowego U_g jest napięcie zmienne takie jak na przykład w sieci 220V 50Hz, które jest obniżane na transformatorze sieciowym i podawane na diodę D. Tak więc dla wejściowego napięcia sinusoidalnego o amplitudzie zdecydowanie większej od napięcia przewodzenia diody (0.6V) napięcie na obciążeniu U_L wygląda tak jak na rys. Jak widać przez diodę przedostają się tylko dodatnie połówki sinusoidy, gdyż wówczas na anodzie diody jest wyższy potencjał niż na katodzie i dioda jest spolaryzowana w kierunku przewodzenia (oczywiście wtedy gdy U_g>0.6V). Można więc powiedzieć, że jest to prostownik jednopołówkowy. Napięcie U_L występuje więc jedynie przez połowę okresu napięcia wejściowego U_g.

- Prostownik dwupołówkowy

Jest to dwupołówkowy układ mostkowy. Tak zwany mostek złożony jest z diod D1, D2, D3, D4.
   Dla dodatniej połówki sinusoidy sygnału wejściowego prąd popłynie przez diodę D1 do obciążenia R_L, dalej poprzez diodę D3 do źródła U_g. Następnie dla połówki ujemnej prąd (strzałki niebieskie) popłynie poprzez diodę D2 do obciążenia R_L jak widać zachowując ten sam kierunek przepływu prądu przez obciążenie jak dla połówki dodatniej, a następnie poprzez diodę D4 z powrotem do źródła U_g. W efekcie na wyjściu układu otrzymamy napięcie wyprostowane. Poziome odcinki pomiędzy połówkami sinusoidy są spowodowane spadkami napięć na przewodzących diodach. Warto zauważyć, że w układzie mostkowym dla obu kierunków sygnału wejściowego, z wejściem są połączone szeregowo dwie diody. Dlatego aby prąd zaczął płynąć do obciążenia napięcie U_g musi być większe od podwojonego napięcia przewodzenia diody (U_g>2·0.6V). Warto o tym pamiętać szczególnie przy projektowaniu zasilaczy.

2. Tyrystor:

Tyrystor jest elementem półprzewodnikowym składającym się z 4 warstw w układzie p-n-p-n. Jest on wyposażony w 3 elektrody, z których dwie są przyłączone do warstw skrajnych, a trzecia do jednej z warstw środkowych. Elektrody przyłączone do warstw skrajnych nazywa się katodą (K) i anodą (A), a elektroda przyłączona do warstwy środkowej - bramką (G, od ang. gate - bramka).

Tyrystor przewodzi w kierunku od anody do katody. Jeżeli anoda ma dodatnie napięcie względem katody, to złącza skrajne typu p-n są spolaryzowane w kierunku przewodzenia, a złącze środkowe n-p w kierunku zaporowym. Dopóki do bramki nie doprowadzi się napięcia, dopóty tyrystor praktycznie nie przewodzi prądu. Doprowadzenie do bramki dodatniego napięcia względem katody spowoduje przepływ prądu bramkowego i właściwości zaporowe środkowego złącza zanikają w ciągu kilku mikrosekund; moment ten nazywany bywa "zapłonem" tyrystora.

Odmiany tyrystorów:

1. fototyrystor

2. tyrystor asymetryczny

3. tyrystor dwukierunkowy - triak

4. tyrystor elektrostatyczny

5. tyrystor sterowany

6. tyrystor triodowy blokujący wstecznie SCR

7. tyrystor triodowy przewodzący wstecznie

8. tyrystor wyłączalny prądem bramki GTO

Tyrystory znalazły zastosowania w wielu dziedzinach. Jako sterowniki prądu stałego są stosowane w stabilizatorach napięcia stałego i w automatyce silników prądu stałego. Jako sterowniki prądu przemiennego - w automatyce silników indukcyjnych i w technice oświetleniowej. Jako łączniki i przerywacze prądu stałego i przemiennego - w automatyce napędu elektrycznego, układach stabilizacji napięcia i w technice zabezpieczeń. Jako przemienniki częstotliwości - w automatyce silników indukcyjnych, technice ultradźwięków oraz jako układy impulsowe - w generatorach odchylenia strumienia elektronowego w kineskopach telewizorów kolorowych, w urządzeniach zapłonowych silników spalinowych.

Przebieg prądowo-napięciowy:

Charakterystyka tyrystora:

---