SMBOLULE Ş CCTESTCLE STTCE LE DSPOZTELO ELECTONCE. Noţiuni teoretice 1.1. ezistoare 1.1.1. ezistoare fixe Parametri: o ezistenţa electrică se măsoară în ohmi (Ω) o ezistenţa nominală n valoarea marcată pe corpul rezistorului o Puterea disipată nominală P n (W) puterea maximă pe care o poate disipa rezistorul la temperatura ambiantă de 7 o C, în funcţionare continuă, când tensiunea nominală limită nu este depăşită: P d = 2 = U 2. o Toleranţa abaterea maximă, în procente (%), a rezistenţei de la valoarea nominală. În funcţie de toleranţă, valorile rezistenţelor sunt împărţite în clase de valori: E 6 (± 2%); E 12 (± 1%); E 24 (± 5%); etc. Numărul seriei arată câte valori sunt cuprinse într-o decadă de valori: 1 + 1, 1 + 1, 1 +1, etc. De exemplu, clasa E 6 conţine valorile: 1, 1.5, 2.2, 3.3, 4.7, 6.8 pe prima decadă, respectiv aceste valori multiplicate cu 1 n ( n = 1, 2, ) pentru celelalte decade. Marcarea rezistoarelor: se face în clar sau prin codul culorilor. Marcarea în clar: 1Ω 1, 1Ω 1, 1MΩ 1M, 1.5kΩ 1k5, 4.7MΩ 4M7. B C D Marcarea prin codul culorilor se face prin benzi colorate: prima cifră semnificativă, B a doua cifră semnificativă, C multiplicator, D toleranţă. Prima cifră semnificativă este dată de banda colorată cea mai apropiată de un terminal. Semnificaţia culorilor este prezentată în tabelul L6.1. Tabelul L6.1. rgintiu uriu Negru Maro oşu Portocaliu alben erde lbastru iolet ri lb - - 1 2 3 4 5 6 7 8 9 B - - 1 2 3 4 5 6 7 8 9 C 1 +2 1 +1 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 D ± 1% ± 5% ± 2% fără culoare: ± 2% - 1 -
În schemele electrice, valorile puterilor nominale se simbolizează astfel:,125w,25w,25w,5w 1W 5W 1W ariante constructive a) ezistoare bobinate bobinate cu fir rezistiv de manganină, constantan, aliaje Cu Ni sau Cr Ni, etc. Exemple: o BC rezistoare bobinate cimentate fir bobinat pe un suport elastic din fibră de sticlă, valori: (1 39) Ω, (2, 3, 5,7, 9)W; o B, BT rezistoare bobinate în corp ceramic, (2 2)W. b) ezistoare peliculare cu peliculă de carbon (C) sau cu peliculă metalică (M, PM peliculă de Cr, Ni, W, Tantal, etc.), valori: 1Ω + 1MΩ, (.5 + 2)W. 1.1.2. ezistoare variabile potenţiometre ariante constructive - după mişcarea cursorului: liniare, rotative, semireglabile (ajustabile); - tehnologie: bobinate, cu peliculă metalică, cu peliculă de carbon 1.2. TEMSTOE u o variaţie mare a rezistenţei cu temperatura. Se obţin prin sinterizare la peste 1 O C a pulberilor semiconductoare pe bază de oxizi de Fe, Cr, Mn, Co, Ni. Coeficientul de temperatură al rezistenţei: α 1 T =. Uzual α T = (3+ 6)%/ O C. T T NTC = termistoare cu α T < ; PTC = termistoare cu α T >. 1.3. STOE ezistoare neliniare (semiconductoare) obţinute prin sinterizare la temperaturi înalte (peste 1 O C) din pulberi de carbură de siliciu sau oxid de zinc. ezistenţa este puternic neliniară, depinzând de tensiunea aplicată. t o t o Fig. L6.1. Caracteristica statică tensiune curent -Ua U a U - 2 -
aristoarele sunt utilizate pentru protecţia la supratensiuni. La creşterea tensiunii la bornele varistorului peste valoarea de amorsare U a (fig. L6.1), rezistenţa dinamică scade brusc la zero, limitând supratensiunile la această valoare. 1.4. CONDENSTOE C + + + nepolarizate polarizate (electrolitice) de trecere variabile semireglabile Parametri o Capacitatea electrică C unitatea de măsură în S.. se numeşte Farad (F); o Capacitatea nominală C n valoarea marcată pe condensator; o Tensiunea nominală U n tensiunea continuă ce poate fi aplicată permanent pe terminalele condensatorului, la temperatura maximă de 4 O C; o Tensiunea de categorie U c tensiunea continuă sau alternativă ce poate fi aplicată unui condensator la temperatura maximă a categoriei sale; o Toleranţa abaterea maximă, în procente (%), a capacităţii de la valoarea nominală. Ca şi în cazul rezistoarelor, condensatoarele sunt grupate în serii de valori: E 6 (± 2%); E 12 (± 1%); E 24 (± 5%); etc. Capacitatea nominală şi toleranţa pot fi marcate în clar sau, în cazul condensatoarelor ceramice, prin codul culorilor, similar celui din cazul rezistoarelor. ariante constructive a) Condensatoare cu dielectric hârtie condensatoare cu hârtie împregnată cu ulei, ceară, cu hârtie metalizată sau cu dielectric mixt (hârtie uleiată şi polipropilenă). u diferite utilizări: condensatoare de c.a. (nepolarizate), de impulsuri, de deparazitare, auto, pentru pornirea motoarelor, pentru protecţia redresoarelor, etc. b) Condensatoare cu dielectric film plastic condensatoare cu film plastic de: polietilentereftalat (mylar), polistiren (styroflex), policarbonat sau polipropilenă. c) Condensatoare polarizate condensatoare electrolitice, condensatoare cu tantal şi electrolit solid. d) Condensatoare ceramice condensatoare ceramice fixe tip disc, plachetă, multistrat; condensatoare ceramice ajustabile de tip disc sau tubulare (trimer). u valori cuprinse în domeniul 1,5 1 pf şi tensiuni înalte, 5 3k. 1.5. BOBNE Ş TNSFOMTOE Bobinele pot fi fixe sau variabile (ajustabile), cu sau fără miez. L fixe, L fără miez L L fixe, cu miez feromagnetic L ajustabile (de radiofrecvenţă) Parametrii bobinelor: inductivitatea L [H, mh, µh], curentul nominal n [], tensiunea nominală U n [], frecvenţa f [Hz]. - 3 -
Transformatoarele pot fi: fără miez sau cu miez (feromagnetic sau de ferită), de tensiune (de alimentare), de impulsuri, de radiofrecvenţă, pentru separare galvanică, etc. Pot avea una sau mai multe înfăşurări primare şi secundare. Transformatoare utotransformatoare fără miez cu miez feromagnetic cu miez de ferită fixe reglabile utotransformatoarele sunt transformatoare speciale caracterizate prin faptul că au o singură înfăşurare utilizată, atât ca înfăşurare primară, cât şi ca înfăşurare secundară. Pot fi fixe sau reglabile. Dezavantajul principal al autotransformatoarelor este lipsa separării galvanice între circuitul primar şi cel secundar. Parametrul caracteristic principal al transformatoarelor (autotransformatoarelor) este raportul de transformare dat de raportul numărului de spire din primar şi secundar, respectiv de raportul tensiunilor primară şi secundară: 1.6. DODE SEMCONDUCTOE 1.6.1. Dioda redresoare k N U 1 1 =. (L6.1) N2 U2 Dioda semiconductoare convenţională dioda redresoare conţine două straturi cu tip de conducţie diferit care formează joncţiunea p-n la care sunt conectate două terminale: anodul () conectat la stratul p şi catodul (C) conectat la stratul n. Structură c (nod) p n Simbolizare C C C (Catod) C Caracteristica statică tensiune curent (volt amper, ) a diodei semiconductoare ideale este reprezentată grafic în figura L6.2. La polarizarea directă prin aplicarea pe anod a unei tensiuni pozitive faţă de catod, dioda intră în conducţie dacă tensiunea depăşeşte valoarea p, numită tensiune de prag: p = (,5,6) diode cu siliciu; p = (,2,5) diode cu germaniu. F = (,7 1) căderea de tensiune pe dioda (dioda cu Si) în conducţie directă. La polarizarea inversă (tensiunea pe anod negativă faţă de catod), dacă tensiunea inversă nu depăşeşte valoarea de străpungere B (Breakdown oltage), dioda este blocată, fiind parcursă de un curent invers foarte mic, numit şi curent rezidual, de fugă sau de saturaţie la polarizare inversă. Străpungere B Polarizare inversă (blocare) F p Polarizare directă (conducţie) Fig. L6.2. Caracteristica statică a diodei semiconductoare. - 4 -
1.6.2. Dioda Zener (dioda stabilizatoare de tensiune) Dioda Zener este utilizată în regim de polarizare inversă (tensiune anodică negativă faţă de catod), când tensiunea este constantă (stabilizată) pe o plajă largă de variaţie a curentului (fig. L6.3). Simbolizare Fig. L6.3. Caracteristica statică a diodei Zener + z zn zmin zmin Parametri: o zn tensiunea nominală de stabilizare (pentru un curent zn specificat); o zmax curentul invers maxim în regim de stabilizare; o α vz coeficient de variaţie a tensiunii stabilizate cu temperatura; o P dmax puterea disipată maximă. Exemple DZ1 DZ51 : P dmax =,4W, zn = (,75 51), α vz = ( 2 12) 1-4 / o C; PL33Z PL2Z : P dmax = 1W, zn = (3,3 2), α vz = ( 6 1) 1-4 / o C. 1.6.3. Fotodioda Fotodioda utilizează fenomenul generării perechilor de electron gol al joncţiunii p-n sub influenţa luminii. La polarizare inversă, intensitatea curentului (fotocurentului) E fotodiodei este dependent de valoarea iluminării E. zn zmax Fotodioda E hv E = E E 1.6.4. Dioda electroluminiscentă (LED) Diodele electroluminiscente (LED Light Emitting Diodes) sunt joncţiuni semiconductoare care, polarizate direct, emit radiaţii optice (fotoni) în zonele sau infraroşu ale radiaţiei electromagnetice. LED 4 2 φ [mw] 5 [m] 1-5 -
1.7. TNZSTOE 1.7.1. Tranzistorul bipolar Electronică Tranzistorul bipolar este un dispozitiv semiconductor comandabil cu trei straturi pnp sau npn, având trei terminale: colectorul C, emitorul E, baza B. C C C C U CEsat Cmax B crescător P dmax C C B B E E Tranzistorul npn Tranzistorul pnp Simboluri grafice B B B + E Străpungere la polarizare inversă U CE U CEmin B = CE Dreapta de sarcină E C Fig. L6.4. Caracteristicile statice U CEmax U CE În regim liniar, curentul de colector C este o funcţie de curentul de bază B : C = β N B + CE (L6.2) în care β N (notat şi cu β F sau h 21E ) este coeficientul de amplificare în curent bază emitor, CE = (β N + 1) CB este curentul rezidual direct colector emitor, CB curentul rezidual al joncţiunii colector bază la polarizare inversă. Ecuaţia dreptei de sarcină este: E C = C C + U CE (L6.3) Pentru o anumită tensiune colector emitor U CE la B =, tranzistorul este blocat şi prin acesta circulă curentul rezidual CE (punctul din fig. L6.4). Prin creşterea curentului de bază B se poate ajunge în zona de saturaţie (punctul din fig. L6.4), când prin tranzistor circulă un curent de colector mare la o tensiune de saturaţie relativ mică (U CEsat,5). 1.7.2. Tranzistoare cu efect de câmp (TEC) a) Tranzistoare cu poartă joncţiune (TEC J) D (Drenă) D (rilă) S (Sursă) S Canal n Canal p Simboluri grafice U S - + D p n S D s + - E Structură, polarizare D U S = U S < U DS Caracteristici statice TEC J canal n - 6 -
b) Tranzistoare cu poartă izolată (TEC MOS) D D D U S > U S = U S < S S Canal p Canal n TEC MOS cu canal iniţial U DS D D S S Canal p Canal n D U S = TEC MOS cu canal indus U S > U DS 1.8. TSTOUL 1.8.1. Tiristorul convenţional (SC) (nod) p n p n (Catod) (Poartă) Structura Simboluri grafice B Blocare la polarizare inversă L H F Conducţie directă + - 1> 2> 3 Fig. L6.5. Caracteristici statice BO 1.9. TCUL M 1 + BO M 2 Cadranul (M 1, M 2 + ) Simbol grafic Fig. L6.6. Caracteristici statice. M 1 M 2 Cadranul (M 1 +, M 2 ) 1> 2> 3 = BO - 7 -
B. STUDUL EXPEMENTL B1. TSE CCTESTC STTCE TSTOULU CONENŢONL Pentru trasarea caracteristicii statice tensiune curent a tiristorului se realizează schema de montaj din figura L6.9. + D F 1 2 E D T F E Fig. L6.9. Schema de montaj pentru determinarea caracteristicii statice a tiristorului convenţional legerea surselor de tensiune reglabilă şi a aparatelor de măsură şi reglare se face pe baza datelor de catalog ale tiristorului pentru a permite trasarea caracteristicii statice între valorile maxime admise ale tensiunilor şi curenţilor. Cu comutatorul pe poziţia 1 se trasează ramura din cadranul la polarizarea directă a tiristorului. Înainte de conectarea sursei de tensiune E D se fixează reostatele D şi pe valorile maxime ale rezistenţelor acestora. Cu întrerupătorul deschis (fără comanda porţii) se scade uşor rezistenţa reostatului D şi se creşte tensiunea sursei notând valorile curentului prin tiristor măsurat de F (conectat ca micro- sau miliampermetru) şi ale tensiunii directe pe tiristor F. Se evită atingerea valorii tensiunii de străpungere (basculare) în direct, BO, indicată în catalog. Se închide întrerupătorul şi se reglează curentul de poartă la o valoare 1 la care se asigură intrarea în conducţie a tiristorului. Se reglează reostatul D şi se citesc valorile tensiunii F şi curentului F fără a se depăşi valoarea maximă admisă. Se determină cu precizie valorile limită: BO1 tensiunea de basculare, L1 curentul minim de agăţare, H1 curentul de menţinere. Se reia procesul pentru alte două valori ale curentului de poartă, 3 > 2 > 1, fără a depăşi valoarea maxim admisă M a acestuia. Se consemnează concluziile privind modificarea valorilor limită BO, L, H cu curentul de comandă a porţii. Cu poarta necomandată (întrerupătorul deschis), se trece comutatorul pe poziţia 2 şi se determină ramura caracteristicii statice din cadranul (polarizare inversă) la valori ale tensiunii inverse inferioare tensiunii de străpungere B. Ca şi în cazul diodei, se trasează prin simulare pe calculator caracteristica statică a tiristorului, utilizând o schemă de simulare EWB concepută pe baza schemei din figura L6.9. Se vor trece în referat caracteristicile obţinute experimental şi prin simulare, schemele de simulare şi se vor consemna concluziile studiului efectuat în cadrul lucrării de laborator. - 8 -