ROZDZIAŁ I: Budowa urzdze elektronicznych

Transkrypt

1 ROZDZIAŁ I: Budowa urzdze elektronicznych Temat 1 : Układ elektroniczny. Schematy elektryczne. Układem elektronicznym jest zespół elementów elektronicznych tworzcych pewn cało (któr umownie mona rozwaa jako samodzielny obiekt fizyczny) i wykonujcych okrelone zadanie. Przy konstruowaniu i analizie układów elektronicznych, podobnie jak w przypadku układów elektrycznych, posługujemy si rysunkami zwanymi schematami elektrycznymi. Schemat zasadniczy (ideowy) jest to rysunek przedstawiajcy układ połcze elementów istotnych ze wzgldu na zasad (ide) działania tego urzdzenia. Schemat strukturalny natomiast zawiera symbole wszystkich elementów układu i wszystkie połczenia elektryczne pomidzy jego elementami. Schemat funkcjonalny przedstawia uproszczon budow układu elektronicznego w postaci bloków funkcjonalnych i wzajemne relacje midzy nimi. Schemat funkcjonalny ułatwia zrozumienie zasady działania złoonego układu elektronicznego. Rys.1.1. Wzmacniacz tranzystorowy jednostopniowy: a) schemat strukturalny; b) symbole funkcjonalne. u 1 napicie wejciowe, u 2 napicie wyjciowe, T 1 tranzystor, C 1, C 2 kondensatory, R 1...R 4 rezystory. Obydwa schematy okrelaj ten sam wzmacniacz, ale róni si precyzj. Trzy poziome kreski ze strzałk midzy rysunkami 1.1a i 1.1b oznaczaj, e symbole funkcjonalne bloku z 1.1b s równowane schematowi strukturalnemu z rys.1.1a. Schemat strukturalny wzmacniacza trójstopniowego jest skomplikowany, bo zawiera duo elementów. W pierwszej chwili trudno si zorientowa w jego działaniu.

2 Podzielenie schematu liniami osiowymi na bloki funkcjonalne upraszcza ten problem. Kady z bloków jest równie układem. Rys.1.2. Wzmacniacz trójstopniowy: a) schemat strukturalny, b) schemat funkcjonalny szczegółowy, c) schemat funkcjonalny uproszczony. T r transformator; P wyłcznik; W 1, W 2, W 3 poszczególne stopnie wzmocnienia wzmacniacza trójstopniowego W; Z zasilacz; u 1, u 4 napicie wejciowe i wyjciowe; u 2, u 3 napicia midzystopniowe

3 Temat 2 : Symbole graficzne elementów. Elementami głównymi rysunków technicznych elektrycznych s oznaczenia i symbole. Symbole graficzne elektryczne dzieli si na: ogólne, przedmiotowe, rozróniajce. Symbole ogólne okrelaj zjawiska wystpujce w elektryce. Symbole przedmiotowe przedstawiaj obiekty elektryczne. Symbole rozróniajce okrelaj zasady pracy obiektów, rodzaj wykorzystywanego zjawiska lub jego właciwoci. Rysunki techniczne elektryczne i elektroniczne wykonane zgodnie z wytycznymi norm midzynarodowych staj si zrozumiałe na całym wiecie i czsto zawieraj niezbdne informacje dotyczce obiektów i wyrobów elektrycznych i elektronicznych. Tabela 1.1. Symbole graficzne elementów stosowanych w elektrotechnice i elektronice:

4

5

6

7 ROZDZIAŁ I: Budowa urzdze elektronicznych Temat 3 : Układ automatyki. Pojcia i definicje. Układy sterowania automatycznego: zamknite układy sterowania (układy regulacji automatycznej), otwarte układy sterowania. Cech szczególn układów regulacji automatycznej jest wystpowanie w nich ujemnego sprzenia zwrotnego. Otwarte układy sterowania nie przeciwdziałaj zakłóceniom oddziałujcym na obiekt sterowany, lecz steruj obiektem w sposób z góry zaplanowany, np. układ zdalnego przełczania programów TV za pomoc pilota. Otwarty układ automatyki jest układem bez sprzenia zwrotnego. Układ regulacji automatycznej jest układem ze sprzeniem zwrotnym. Otwarty układ sterowania. Rys Układ sterowania owietleniem miejsca pracy Rys.3.2. Schemat funkcjonalny układu sterowania owietleniem z rys. 3.1

8 Sprzenie zwrotne. Sprzenie zwrotne polega na wprowadzeniu na wejcie urzdzenia sterujcego informacji o wielkoci wyjciowej układu sterowania. Układ sterowania ze sprzeniem zwrotnym nazywamy układem regulacji automatycznej lub zamknitym układem sterowania. Rys.3.3. Schemat funkcjonalny ze sprzeniem zwrotnym z rys w przypadku funkcjonowania sprzenia zwrotnego

9 ROZDZIAŁ I: Budowa urzdze elektronicznych Temat 4 : Układ regulacji automatycznej. Rys.4.1. elazko elektryczne z termoregulatorem: a) schemat zasadniczy; b) charakterystyka pracy regulatora bimetalicznego. Termoregulatorem w elazku jest bimetal. Bimetalem s dwie blaszki z dwóch rónych metali o rónych współczynnikach rozszerzalnoci cieplnej, połczone ze sob na stałe (np. poprzez zgrzanie). Rys.4.2. Przebiegi obserwowane w układzie regulacji temperatury elazka z =110 O C, max = 300 O C, H = 5 O C; i prd grzejnika; temperatura bimetalu, s temperatura stopy elazka, z temperatura zadana.

10 Rys.4.3. Pływakowy regulator poziomu cieczy w zbiorniku. 1 pływak, 2 d wignia, 3 zawór regulacyjny, 4 prowadnica pływaka, 5 pompa. p cinienie cieczy zasilajcej, h poziom cieczy, Q, Q o przepływy cieczy [m 3 /s lub m 3 /min], L element słucy do zadawania poziomu h z. Rys.4.4. Schemat funkcjonalny układu regulacji poziomu cieczy w zbiorniku. h z poziom zadany, h poziom regulowany [m], Q dopływ cieczy do zbiornika [m 3 /min], Q o odpływ cieczy, tzn. zakłócenie procesu regulacji [m 3 /min]. Rys.4.5. Przebiegi obserwowane w układzie regulacji poziomu wywołane skokow zmian wartoci zadanej h z, a nastpnie skokowymi zmianami odpływu cieczy Q o. h z poziom zadany [m], h poziom regulowany [m], Q dopływ cieczy do zbiornika [m 3 /min]

11 Temat 5 : Rezonatory piezoelektryczne. Zjawisko piezoelektryczne polega na tym, e pewne materiały krystaliczne (piezoelektryki), np. kwarc, poddane odkształceniom mechanicznym staj si ródłem pola elektrycznego. Pole to powstaje wskutek gromadzenia si rónoimiennych ładunków elektrycznych na przeciwległych powierzchniach płytki piezoelektryka, na które działaj siły zewntrzne. Rys.5.1. Rezonator rzeczywisty i jego schemat zastpczy. Rezonator jest skomplikowanym dwójnikiem rezonansowym, w którym oprócz rezonansu szeregowego (drga mechanicznych) moe zachodzi równie rezonans elektryczny równoległy z pojemnoci midzyelektrodow C 0. Czstotliwoci rezonansu szeregowego f s i równoległego f r oraz dobro rezonatora piezoelektrycznego Q p oblicza si z wzorów: f s 1 = 2 Π C p L p C fr = fs 1+ C p 0 Q p = 1 R p L C p p Czstotliwoci rezonansowe f s i f r s do siebie bardzo zblione, zazwyczaj w C rezonatorach iloraz p jest bardzo mały i wynosi 0,006 0,01 zatem C 0 fr 1,003 1,005. Fakt ten wykorzystuje si w generatorach i wzmacniaczach f s selektywnych do stabilizacji czstotliwoci. Rezonatory piezoelektryczne pracuj w tych układach jako elementy filtrów selektywnych (przepuszczajcych bardzo wskie pasmo czstotliwoci), poniewa s dwójnikami o bardzo duej dobroci (w granicach ).

12 Rys.5.2. Wykres reaktancji X rezonatora z rysunku 5.1. Najbardziej rozpowszechnionym piezoelektrykiem jest kwarc monokrystaliczny (dwutlenek krzemu SiO 2 ). Czstotliwo rezonansowa kwarcu moe by ustawiona przy produkcji rezonatora w granicach 2 khz do 10 MHz, przez dobór wymiarów płytki kwarcowej. Rezonatory kwarcowe o czstotliwoci mniejszej ni 100 khz maj due wymiary tym wiksze, im mniejsza jest czstotliwo rezonansowa. Ze wzgldów na koszty, rezonatory kwarcowe s stosowane głównie w sprzcie profesjonalnym. W sprzcie powszechnego uytku, np. w odbiornikach RTV, s stosowane rezonatory wykonane z materiałów ceramicznych zwłaszcza z cyrkonianu ołowiu PbZrO 3 albo z tytanianu ołowiu PbTiO 3. Piezoelektryki ceramiczne maj nieco gorsze właciwoci od kwarcu, ale s tasze.

13 Temat 6 : Właciwoci fal elektromagnetycznych, propagacja fal radiowych. Fala elektromagnetyczna rozchodzce si w przestrzeni zaburzenie pola elektromagnetycznego, a od fal mechanicznych róni si tym, e mog rozchodzi si w próni. Prawa odbicia, załamania i interferencji fal radiowych s analogiczne do praw rozchodzenia si (propagacji) wiatła. W rodowiskach jednorodnych fale elektromagnetyczne rozchodz si po liniach prostych, a czstotliwo fali przy propagacji nie zmienia si. Czstotliwo zaley tylko od generatora fali, który j wysłał. Fala bieca jest fal, która porusza si wzdłu kierunku rozchodzenia si zwanego promieniem fali ze stał prdkoci, zalen od rodzaju orodka. Prdko fal elektromagnetycznych wynosi: - w próni m/s; - w orodkach materialnych - v = c ε µ, gdzie:, przenikalno elektryczna i magnetyczna orodka (w próni ==1, a w powietrzu 1 1). Rys.6.1. Przestrzenny obraz fal elekromagnetycznych: a)fala bieca spolaryzowana pionowo; b) fala stojca; A antena emitujca fal; x kierunek rozchodzenia si fali biecej z prdkoci v; y kierunek drga wektora E (pionowy); z kierunek drga wektora H ; G generator napicia e(t) o czstotliwoci f; v długo fali; λ =. f Od idealnego przewodnika fale elektromagnetyczne odbijaj si całkowicie. Fala stojca powstaje na skutek interferencji dwóch fal biecych o jednakowych czstotliwociach, lecz poruszajcych si w kierunkach przeciwnych. Jeeli amplitudy tych fal s identyczne, to w rezultacie interferencji otrzymuje si fal stojc, w której

14 wzdłu kierunku rozchodzenia si fal istniej punkty W bez drga zwane wzłami i punkty S drgajce z amplitudami najwikszymi zwane strzałkami. Rys.6.2. Obraz fali stojcej: a) Ey(x) uchwycony w chwilach t 1 t 10 ; b) przebiegi Ey(t) w punktach x 1 i x 2. Czynniki powodujce promieniowanie elektromagnetyczne: - przechodzenie elektronów atomu z jednej orbity na drug; - reakcje jdrowe (promieniowanie gamma); - gwałtowne hamowanie rozpdzonych elektronów zderzajcych si z płytk metalow (promieniowanie X rentgenowskie) lub z luminoforem (wiecenie ekranu oscyloskopu lub telewizora); - zmiany poziomów energetycznych elektronów w ciele stałym (diody wiecce lub lasery; - swobodne elektrony poruszajce si ruchem zmiennym (praca zuyta na ich przyspieszanie moe by czciowo zmieniona na energi promieniowania elektromagnetycznego), np. megatrony w kuchenkach mikrofalowych o f=2,4 GHz. P=1 kw, =65%. - drganie elektronów w przewodnikach pod wpływem zmiennej siły elektromotorycznej (sem) przewodnik, który przekształca energi ródła sem w energi fali elektromagnetycznej nazywamy anten.

15 Temat 7 : Budowa i zasada działania anten liniowych. Anteny liniowe maj charakter obwodów rezonansowych. Kady element wzdłu długoci ramienia dipola ma indukcyjno i pojemno rozłoon (łczc to rami z drugim ramieniem), wic jest to złoony obwód rezonansowy. Rys Antena jako obwód rezonansowy: a) schemat zastpczy anteny; b) przebiegi napicia i prdu; A,B koce dipola półfalowego, l długo anteny, f czstotliwo ródła zasilajcego, T i okres i długo fali. Przy zasileniu anteny napiciem o czstotliwoci równej czstotliwoci drga własnych anteny, reaktancja anteny bdzie równa zeru. Anteny pracujce w rezonansie nazywamy rezonansowymi. Antenami rezonansowymi s anteny o długoci l równej wielokrotnoci połowy długoci fali l = k /2, gdzie k = 1,2,.... Wokół dipola powstaje zmienne pole magnetyczne i zmienne pole elektryczne. Antena promieniuje wic energi. Anteny z przeciwwag - rol przeciwwagi pełni kilka prtów rozstawionych pod ktem mniejszym ni 90 0 w celu zmiany charakterystyki kierunkowoci promieniowania. Rys.7.2. Antena niesymetryczna: wibrator W z przeciwwag P. K k kabel koncentryczny.

16 Antena fazowa ma dipole ustawione równolegle, w odległoci półfali od siebie i dołczone do linii zasilajcej naprzemiennie. Dziki temu w kadym dipolu anteny synfazowej prdy s w fazie, a wic fale emitowane przez nie dodaj si w kierunku prostopadłym do płaszczyzny anteny, a redukuj w płaszczy nie anteny. Rys.7.3. Antena synfazowa. O 1 o symetrii anteny; i - kierunki prdów w dipolach; I 1 i I 2 rozkłady prdu w przewodach linii zasilajcej. Antena przeciwfazowa jest zbudowana podobnie jak synfazowa, ale ma dipole inaczej dołczone do linii zasilajcej (równolegle). Dziki temu, w ssiednich dipolach rozkłady prdu s przeciwnie skierowane. Wytwarzane fale sumuj si zatem wzdłu kierunku K, a redukuj si w kierunku prostopadłym do płaszczyzny anteny. Rys.7.4. Antena przeciwfazowa. i - kierunki prdów w dipolach; I 1 i I 2 rozkłady prdu w przewodach linii zasilajcej; K kierunek najwikszego promieniowania anteny przeciwfazowej. Anteny typu Yagi otrzymuje si poprzez dodanie do elementu czynnego (dipola) kilku elementów biernych jednego lub wicej, czasami nawet kilkudziesiciu. S dwa rodzaje elementów biernych: reflektory R (umieszczone z tyłu wibratora W) i direktory D (umieszczone przed wibratorem). Im wicej elementów ma antena typu Yagi, tym wikszy jest zysk i tym wsza charakterystyka promieniowania.

17 Rys.7.5. Antena typu Yagi: a) z pojedynczym reflektorem; b) z wieloma reflektorami; c) schematy konstrukcji i porównanie anteny dwu-, trój-, i czteroelementowej typu Yagi z dipolem. K kierunek główny; n liczba elementów; W wibrator; R reflektor; D direktor; L R,L w,l D długoci elementów anteny; x R, x D odległoci; F() i F()- charakterystyki kierunkowe promieniowania. Anteny ferrytowe stosuje si do odbioru fal długich, rednich i krótkich, przy czstotliwociach 50 khz 100 MHz. Indukcyjno cewki L zaley głównie od: przenikalnoci magnetycznej i wymiarów (l i d) rdzenia ferrytowego oraz od liczby zwojów, rednicy i długoci cewki, jak równie odległoci cewki od rodka symetrii prta ferrytowego. Rys.7.6. Anteny ferrytowa (a) i ramowe (b). H linie sił pola magnetycznego fali elektromagnetycznej, F prt ferrytowy, L cewka, l i d długo i rednica prta ferrytowego, K kierunek główny, CH charakterystyka kierunkowoci.

18 Temat 8 : Anteny z fal biec. Fala bieca jest fal, która porusza si wzdłu kierunku rozchodzenia si zwanego promieniem fali ze stał prdkoci, zalen od rodzaju orodka. Anteny z fal biec działaj jak linia długa dopasowana do obcienia. W linii długiej dopasowanej do obcienia powstaj fale biece prdu i napicia, biegnce od ródła do obcienia towarzyszy im fala elektromagnetyczna biegnca wzdłu przewodu. Lini dług nazywamy lini przewodow o długoci l [m] współmiernej z długoci fali, tzn. o długoci l > 0,1, czyli l > 30/f, (gdzie f w [MHz]). Zjawiska zachodzce podczas przepływu prdu zmiennego przez lini krótk zale tylko od czasu, przebiegaj tak samo w kadym miejscu wzdłu linii nie zale od współrzdnej x linii. W linii długiej natomiast zjawiska te zale nie tylko od czasu, ale równie od współrzdnej x. Mówimy, e linia krótka jest układem o parametrach skupionych, a linia długa o parametrach rozłoonych. Rys.8.1. Schematy zastpcze linii krótkiej (a) i linii długiej (b). G generator; f czstotliwo generatora; r,l,c parametry skupione linii krótkiej (L k <<); L 1,C 1 wartoci jednostkowe parametrów linii długiej (l >>); 1,2,3...N czwórniki elementarne schematu zastpczego linii długiej; x odległo od pocztku linii; x 1,x 2 punkty wybrane przypadkowo wzdłu linii (x 1 x 2 ); u, i napicia i prdy; t czas. Linia długa bezstratna jest to taka linia, której r = 0. Parametrem charakterystycznym takiej linii jest impedancja falowa Z f [] Z f = gdzie: L 1 [H/m] i C 1 [F/m] indukcyjno i pojemno jednostkowa 1 m linii. Impedancja falowa linii długiej bezstratnej ma charakter czynny Z f = R f W antenach z fal biec wykorzystuje si linie długie dopasowane do obcienia. W takim przypadku linia wraz z obcieniem absorbuje cał energi pobran z generatora i stanowi dla niego obcienie czynne. Charakterystyka kierunkowoci przewodu L C 1 1

19 promieniujcego fal biec ma posta listka pochylonego w kierunku ruchu fali biecej i obróconego wokół osi przewodu. Rys.8.2.Charakterystyki promieniowania przewodu o długoci l z fal biec w płaszczy nie przewodu, w przestrzeni swobodnej: a) szkic; b) charakterystyki K kierunek ruchu fali biecej; kt jest tym mniejszy, im wiksza jest długo l przewodu. Pochylenie charakterystyki kierunkowoci promieniowania jest tym wiksze, im dłuszy jest przewód. Anteny z fal biec: antena Beveraga (czyt. Beverejda), antena spiralna, antena dielektryczna.

20 Temat 9 : Anteny aperturowe reflektorowe, tubowe i soczewkowe. Anteny reflektorowe działaj na zasadzie odbijania fali emitowanej przez wibrator W od reflektora R. Sporód reflektorów pokazanych poniej, najwsz wizk promieniowania daje reflektor paraboliczny, a najszersz reflektor płaski. Rys.9.1. Anteny aperturowe: a) reflektorowe (paraboliczna, ktowa i płaszczyznowa; b) tubowe (prostoktna i okrgła); c) soczewkowe (z soczewk opó niajc i przyspieszajc) R reflektor, W wibrator, A apertura (pole powierzchni czołowej), LZ linia zasilajca, kt rozwarcia (90 0 ), a,b,c wymiary, F falowód, T tuba, K kierunek promieniowania, FW fala walcowa, FP fala płaska, S p soczewka przyspieszajca, S o soczewka opó niajca. Reflektory płaskie stosuje si w antenach synfazowych z wieloma wibratorami, wytwarzanych za pomoc najnowoczeniejszej technologii (kilka warstw: płytki metalowe, cienkie dielektryki ew. z drukowanymi dipolami itd.); np. antena płaska kwadratowa (składana z 1024 małych płaskich dipoli. Pasma 11,7 12,4 GHz, zysk ponad 35 db. Reflektory paraboliczne z pojedynczym wibratorem stosuje si powszechnie do odbioru fal telewizji satelitarnej (1,53 31) GHz. Anteny reflektorowe paraboliczne działaj na zasadzie odbijania promieni generowanych przez wibrator umieszczony w ognisku F lustra (reflektora) parabolicznego. Promienie s odbijane równolegle do osi paraboli (przy nadawaniu, bo przy odbieraniu bieg promieni fali jest odwrotny), dlatego kierunkowo anten parabolicznych jest wysoka.

21 Rys.9.2. System odbiorczy telewizji satelitarnej. Schemat pogldowy. A N antena nadawcza; A O1, A O2 anteny odbiorcze (symetryczna i offsetowa); C O konwerter; f S,f C,f t zakresy czstotliwoci przesyłanych pomidzy poszczególnymi urzdzeniami; kt elewacji pod jakim jest widoczny satelita telewizyjny; S s sygnały sterujce konwerterem i serwomechanizmem SA anteny; Anteny tubowe s wibratorami magnetycznymi. Stosuje si je w zakresie fal decymetrowych i centymetrowych jako naturalne przedłuenie falowodowej linii zasilajcej. Im dłusza jest tuba i im szerszy jest jej otwór, tym wsza jest charakterystyka promieniowania anteny tubowej. Rozwarcie tuby jest jak gdyby płaskim układem synfazowych wibratorów magnetycznych, zasilanych przez falowód. Falowód jest to rura metalowa o przekroju prostoktnym lub kołowym, stosowana do przesyłania mikrofal o długoci <10cm. a,b,d wymiary poprzeczne falowodu (a>b); F długo fali w falowodzie; W - wzbudnik Rys.9.3. Falowody: a) przykłady konstrukcji; b) wzbudzanie falowodu i rozchodzenie si fali; c) rozkłady pola elektrycznego E i magnetycznego H w falowodzie prostoktnym.

22 Temat 10 : wiatłowody. Transmisja wiatła od nadajnika do odbiornika moe odbywa si w otwartej przestrzeni przez tzw. łcze otwarte lub w zamknitej przestrzeni przez wiatłowody. Pierwszy sposób przekazywania sygnałów wietlnych funkcjonuje dobrze w przestrzeni kosmicznej (w próni) midzy statkami kosmicznymi. W atmosferze ziemskiej natomiast wiatło ulega rozproszeniu (deszcz, nieg, mgła), a przy dobrej pogodzie lokalne zmiany temperatury powoduj zniekształcenia wizki promieniowania wietlnego (np. laserowego), uniemoliwiajc przekazywanie sygnałów na dystansie rzdu kilometrów. Rys wiatłowody: a) zasada działania; b) wiatłowód jednomodowy; c) wiatłowód wielomodowy; d) schemat łcza wiatłowodowego R,P,Z rdze, płaszcz, osłona wiatłowodu; d rednica rdzenia; n 1 i n 2 współczynniki załamania wiatła; kr krytyczny kt padania fali 0 na płaszczyzn czołow rdzenia; 1,2 fale padajce pod ktami < kr ; 3 fala padajca pod ktem > k r ; D 1, D 2 dioda wiecca i fotodioda; GN i GO głowice nadajnika i odbiornika sygnałów transmitowanych przez wiatłowód wiatłowody s liniami przesyłowymi fal wietlnych od podczerwieni do nadfioletu, s one falowodami optycznymi. Wytwarzane s wiatłowody włókniste (o przekroju kolistym) i paskowe (o przekroju prostoktnym). wiatłowody pozwalaj na przesył ogromnej iloci informacji, s odporne na zakłócenia elektromagnetyczne, małe wymiary poprzeczne i mała masa, dobra elastyczno, bardzo małe tłumienie wiatła, odporno na zmiany temperatury.

23 Temat : Tranzystory polowe. Tranzystory polowe (unipolarne) działaj na zasadzie modulowania (zmiany) prdu, płyncego przez płytk półprzewodnika typu N lub P, za pomoc poprzecznego pola elektrycznego. Rys Zasada działania tranzystora polowego: a) przepływ prdu przez płytk półprzewodnika typu P; b) zwenie kanału powodowane napiciem zaporowym bramki S ródło, G bramka, D - dren Tranzystory polowe złczowe naley polaryzowa tak, aby: noniki poruszały si od ródła do drenu, złcze bramka kanał było spolaryzowane zaporowo. Jeeli do elektrody S dołczymy biegun dodatni ródła napicia U DS, a do D biegun ujemny, to dziury bd si przemieszcza w kierunku elektrody D wytwarzajcej prd I. ródłem dziur jest zacisk S zwany ródłem, a odbiorc jest zacisk D zwany drenem. Rys Symbole graficzne tranzystorów złczowych: a) z kanałem typu N; b) z kanałem typu P Przepływ prdu przez płytk mona zmienia przez zmian jej konduktancji za pomoc pola elektrycznego przykładanego z zewntrz. W tym celu na powierzchni płytki nakłada si elektrod sterujc G zwan bramk. Ma ona posta cienkiej warstwy półprzewodnika typu N (lub P zalenie od typu płytki). Jeeli do bramki doprowadzimy napicie dodatnie wzgldem ródła S, to złcze NP. zostanie spolaryzowane zaporowo i bramka bdzie odpycha dziury zdajce do drenu D. Nastpi zwenie kanału, przez który przepływaj dziury z S do D. Utrudnia to przepływ dziur, poniewa przez wski kanał przedostaje si ich mniej. Tak wic napicie bramki U GS zwiksza rezystancj płytki półprzewodnika przez zwenie kanału przepływu dziur. Kanał jest tym wszy, im wysze jest napicie U GS.

24 Temat : Tyrystory. Tyrystor jest czterowarstwow diod półprzewodnikow (NPNP) sterowan. Ma on trzy elektrody: katod (K), bramk (G) i anod (A). Elektrod sterujc jest bramka. Tyrystor moe przewodzi prd jednokierunkowo, tj. od anody do katody. Rys Tyrystor: a) budowa; b) symbol graficzny. G bramka; K katoda; A anoda. ZASADA DZIAŁANIA TYRYSTORA. Rys Zmiany szerokoci warstwy zaporowej tyrystora przy przełczaniu do anody: a) minusa ródła prdu; b) plusa ródła prdu; c) charakterystyka tyrystora. Zasad działania tyrystora mona omówi w trzech kolejnych stanach jego działania. 1. Do anody dołczono biegun ujemny ródła prdu, a do katody dodatni. W tym przypadku powstaj dwie szerokie warstwy zaporowe. Tyrystor nie przewodzi prdu elektrycznego. Na charakterystyce prdowo napiciowej jest to zakres pracy oznaczony przez (a). 2. Do anody dołczono biegun dodatni ródła prdu, a do katody ujemny. W tyrystorze nastpuje polaryzacja złczy 1 i 3 w kierunku przewodzenia. Złcze 2 jest spolaryzowane w kierunku zaporowym. Cały spadek napicia pojawia si na tym złczu. Przepływ prdu przez tyrystor jest równie zablokowany. Na charakterystyce jest to zakres pracy (b). 3. Przy podnoszeniu napicia na anodzie, po przekroczeniu napicia krytycznego U k, nastpuje narastanie prdu przy malejcym równoczenie napiciu (c rezystancja ujemna), po czym tyrystor przechodzi w stan przewodzenia. Spadek napicia na tyrystorze jest wtedy niewielki (ok. 1,2V), a prd w kierunku przewodzenia bardzo duy. Tyrystory znajduj zastosowanie w nastpujcych układach:

25 - sterownikach prdu stałego (zwanych inaczej prostownikami sterowanymi) stosowanych w stabilizatorach napicia stałego i w automatyce silników prdu stałego; - sterownikach prdu przemiennego stosowanych w automatyce silników indukcyjnych, w technice owietleniowej i elektrotermii; - łcznikach i przerywaczach (stycznikach) prdu stałego i przemiennego stosowanych w automatyce napdu elektrycznego, układach stabilizacji napicia, elektrotermii i technice zabezpiecze; - przemiennikach czstotliwoci stosowanych w automatyce silników indukcyjnych, technice ultrad wików i w przetwornicach (np. prdu stałego na stały o wyszym napiciu lub prdu przemiennego na zmienny o innej czstotliwoci w urzdzeniach zasilajcych); - rzadziej w układach impulsowych; w generatorach odchylania strumienia elektronowego w kineskopach telewizorów kolorowych, w urzdzeniach zapłonowych silników spalinowych (zapłon tyrystorowy) i w modulatorach impulsów w radiolokacji ( o czasie trwania 0,1 100s) Rys Tyrystory: 1 duej mocy; 2 małej mocy; 3 z radiatorem, 4 tyrystor symetryczny (triak). A anoda; K katoda; G bramka; K 1 wyprowadzenie pomocnicze katody.