Elektronika stručne. Vodiče Polovodiče Izolanty

Transcript

1 Elektronika stručne Vodiče Polovodiče Izolanty Polovodiče sa líšia od kovových vodičov a izolantov najmä tým, že ich vodivosť sa mení rôznych fyzikálnych veličín, napr. zmenou teploty, svetla, tlaku a pod. Pri veľmi nízkych teplotách ( v okolí 0 Kelvin ) sa polovodiče správajú ako izolanty. Na výrobu polovodičových súčiastok sa v súčasnosti používajú hlavne kremík a germánium. Čistý polovodič má veľmi malú vodivosť, preto sa do polovodičov pridávajú prvky, ktoré majú vplyv na zvýšenie vodivosti polovodiča. Polovodič má elektrónovú vodivosť ( vodivosť N ) ak polovodič vytvára prebytok elektrónov. Polovodič má dierovú vodivosť ( vodivosť P ) ak polovodič má nedostatok elektrónov. DIÓDY Ak spojíme polovodiče P a N, začnú na styčnej ploche prenikať elektróny do dier polovodiču N a P a naopak. Konštrukčný prvok s jedným prechodom PN nazývame dióda. Ak pripojíme na diódu zdroj jednosmerného prúdu tak, že + je na P a - je na N, tečie diódou prúd, dióda je vodivá. Opačným pripojením zdroja diódou netečie prúd (alebo prúd veľmi malý), dióda je nevodivá. Ak budeme merať prúd pri rôznych napätiach podľa schémy, po zakreslení do grafu získame jednosmernú charakteristiku diódy.

2 Pri meraní nesmieme prekročiť hodnoty udané v katalógu. V priepustnom smere prekročením IF a v závernom smere UR dôjde k prehriatiu polovodiča a následne k prierazu ( skratu) PN prechodu. Schematické značky Označovanie diod GA 201, GAZ 51, KA 206, KAY 11, KB 105 A, KY 701, KY 130/80, KYZ 30, KYX 20. KZ 140, KZZ 45, KZY 03, LQ BA 157, BAV 21, BAS 16 SMD, BAT 41, BAR 43, BBY 31, BY 296, BYW 96 E, BZX 79 C, BZV 89 C, CQY 23 P,... 1.Písmeno určuje polovodičový materiál: K - kremík (západoeurópske označenie B ) G - germánium ( -//- A ) L - Ga As,... ( -//- C ) 2. Písmeno určuje vlastnosti, použitie súčiastky: A - dióda detekčná (malé U, I, vyššie f) B - dióda kapacitná (zmena C pri zmene U) P - fotodióda (pozor aj fototranzistor ) Y - dióda usmerňovacia ( veľké U, I ) Z - dióda s lavínovým javom, Zenerova (stabilizátor U ) Q - dióda svetlo emitujúca (LED ) 3.Písmeno, typové číslo - ďalšie vlastnosti, ktoré nájdeme v katalógu polovodičo- vých súčiastok. V obchodoch je veľa súčiastok od mimo európskych výrobcov, ktoré sú označované inak. USMERŇOVAČE Jednocestný usmerňovač

3 Dvojcestný usmerňovač Dvojcestný mostíkový usmerňovačaby sme získali z usmerňovača jednosmerný prúd podobný prúdu batérie, musíme na výstup usmerňovača pripojiť filtračný obvod, zložený z RC, alebo LC prvkov. LAVÍNOVÉ A ZENEROVE DIÓDY Slúžia na stabilizáciu jednosmerného napätia v elektrických obvodoch. U1 - napätie ktoré sa mení ( kolíše ), U2 - napätie stabilizované

4 TRANZISTORY BIPOLÁRNE Tranzistory sú súčiastky, u ktorých sa hlavný prúd - kolektorový prúd ( Ic ) dá sa meniť (ovplyvňovať ) malým riadiacim prúdom - bázovým prúdom ( IB ). Pracujú vo funkcii zosilňovača. Ak je UEB 0 až 0,6 V je obvod E - B, C - B aj C-E nevodivý, Ic netečie. Po pripojení UEB > 0,6 V ( pre Si ) stáva sa obvod E-B, vodivý, čím sa v priestore báze uvolnia nosiče náboja. Pôsobením vyššieho napätia UBC tieto voľné nosiče nesú prúd v obvode B-C, tečie prúd Ic. Podľa charakteristiky diódy pracuje obvod E-B v priepustnom smere a obvod B-C v nepriepustnom smere. Vyznačenou zmenou IC my takto prekročíme hranicu vyznačenú na UR, čo má za následok zmenu Ic. Na obmedzenie IC, ktorý veľkou intenzitou spôsobí zničenie prechodu PN, je zaradený odpor Rk. Tranzistor môže mať usporiadané prechody NPN, alebo PNP. V schematickej značke je to vyjadrené smerom šípky emitora. Charakteristika a parametre tranzistora. Vstupná charakteristika - IB = f (U BE ) je rovnaká ako V A charakteristika diódy. Výstupnú charakteristiku predstavuje sieť kriviek meraných pri konštantnom IB.

5 Označovanie tranzistorov KC 507, KCZ 58, GD 617, KD 501, GF 507, KF 508, KFY 18, KFW 16, KS 500 KSY 21, KSZ 62, KU 605, KUY 12,...BC 546 B, BCV 47, BD 139, BDX 34, BDW 93, AF 239 S, BF 240, BFR 90, BFP 405, BS 108, BST 74 A, BU 208A, BUZ 90, BUP 200,CFY 30, 1.Písmeno ( materiál ) K - kremík ( západoeurópske ozn. B ) G - germánium ( -//- A ) Ga As ( -II- C ) 2.Písmeno /použitie, vlastnosti/ C - nízko výkonový, nízkofrekvenčný D - výkonový, nízkofrekvenčný F - nízko výkonový, vysokofrekvenčný P - fototranzistor S - nízko výkonový, spínací U - výkonový, spínací 3.Písmeno, typové číslo slúži ďalšiemu určeniu vlastností súčiastky, údaje v katalógu. Odskúšanie tranzistora W metrom Pozor na správnu voľbu Ωmetra! Na svorkách musíme namerať V-metrom aspoň 1V. Bežné multimetre majú vyznačený symbol diódy, + pól Ω metra je zhodný s V metrom. Odpor vo vodivom smere býva 5 až 10 kω. Odpor BE je o niečo väčší ako BC ( desiatky Ω).

6 Meranie zosilnenia tranzistora Jednosmerný prúdový zosilňovací činiteľ h 21E TRANZISTORY UNIPOLÁRNE ( Poľom riadené, FET, MOS ) Tieto tranzistory sa v princípe líšia od predchádzajúcich / bipolárnych / tranzis-torov. Predovšetkým sa líšia tým, že na riadenie hlavného prúdu Ic potrebujú veľmi malý prúd riadiacej elektródy G. Prúd nosičov náboja sa ovláda elektrickým poľom.

7 TYRISTORY Tyristory sú spínacie 4 vrstvové ( PNPN, NPNP) prvky s vlastnosťou diódy v závernom smere. Do vodivého stavu môžeme tyristor uviesť riadiacim prúdom Ig, prekročením blokovacieho napätia Ub sp, ale aj zvýšeným ohrevom, intenzívnym osvetlením ( fototyristor ). TRIAKY Triaky sú spínacie 5 vrstvové ( NPNPN, PNPNP) prvky s vlastnosťami tyristora pre spínanie v obidvoch smeroch. ( Môžeme ho nahradiť dvomi antiparalelne zapojenými tyristormi ). Zapojenie tyristora pre polvlnné spínanie a triaku pre celovlnné spínanie záťaže.nevýhodu tyristoru, ktorý spína prúd len jednej polarity, žiarovka podľa prvého zapojenia svieti len s polovodičovým výkonom, odstraňuje triak Označovanie tyristorov a triakov KT 501, KT 508 / 50, KT 205 /600,... BT R, BTW , BTA Typovým číslom je rozlíšený tyristor, alebo triak, určuje špecifické vlastnosti prvku.

8 DIAKY, TRANSILY Diak v podstate tvoria dve antiparalelne zapojené diódy. Vodivým sa stáva po dosiahnutí určitého kritického napätia. Slúži ako spínací prvok. Transil (supresorová dióda) slúži na ochranu obvodov pri prepätiach (nežiaducom zvýšení napätia) obdobne ako varistor. 1.Jednosmerný transil sa používa na ochranu jednosmerných ( DC ) obvodov. 2.Obojsmerný transil sa používa na ochranu v striedavých ( AC ) obvodoch. Označovanie diakov a transilov KR 105,...BR , ER 900,... diaky BZW06-5V8,... DC transily, BZW B,... AC transily Aktívne súčiastky majú drôtové vývody, pre veľké prúdy sa používajú skrutkové vývody, pre povrchovú montáž SMD krátke pásikové vývody, alebo plošky. Diódy sú dnes najčastejšie zalisované v plaste, staršie typy a výkonové v kovových púzdrach, niektoré nízko výkonové v sklených obaloch. Tranzistory, tyristory, triaky pre menšie, ale aj stredné výkony sú v plaste, staršie typy, veľké výkony v kovových púzdrach. Výkonové súčiastky pripevňujeme na chladič.