PODSTAWOWE ELEMENTY ELEKTRONICZNE

Transkrypt

1 PODSTAWOWE ELEMENTY ELEKTRONCZNE Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

2 1. Diody półprzewodnikowe Złącze PN - podstawa budowy i działania diody, tranzystora, tyrystora. Wykorzystywane zjawisko tworzenia się warstwy zaporowej na styku półprzewodników typu N (negative) i P (positive). Złącze PN: a) półprzewodniki przed zetknięciem, b) po ich zetknięciu: 2

3 Zjawisko dyfuzji elektronów i dziur: - elektrony przechodzą z półprzewodnika typu N do półprzewodnika typu P - dziury przechodzą z półprzewodnika typu P do półprzewodnika typu N 3

4 w kierunku przewodzenia: Polaryzacja diody półprzewodnikowej: Styk diody po stronie półprzewodnika P = anoda. Po stronie N = katoda. w kierunku zaporowym: 4

5 Charakterystyka prądowo-napięciowa diody Przykładowa charakterystyka U napięcie przewodzenia dla diody krzemowej ok. 0,7 V dla diody germanowej ok. 0,2 V Umax maksymalne napięcie wsteczne zależy od typu diody, od kilku do nawet ok. 1 kv 5

6 Rodzaje diod - dioda prostownicza małej lub dużej mocy najczęściej krzemowa lub germanowa, wykorzystywana w układach prostowników. 6

7 Najprostszy układ prostownika półokresowego zastosowanie diody jako prostownik jednofazowy jednopołówkowy u przebieg napięcia zasilającego i 2π ωt u D ~ u u R R u Ri przebieg prądu i napięcia na odbiorniku u R i u Rśr 2π ωt u D przebieg napięcia na diodzie 2π ωt 7

8 - dioda Zenera Stosowana w układach stabilizacji napięcia. Przeznaczona do pracy przy polaryzacji w kierunku zaporowym. - dioda pojemnościowa (warikap) Zmiana pojemności złącza PN pod wpływem doprowadzonego napięcia. Wykorzystywana do strojenia obwodów rezonansowych. -fotodioda Jonizacja materiału półprzewodnikowego pod wpływem światła (zmiana natężenia padającego światła powoduje zmianę parametrów elektrycznych). 8

9 - dioda elektroluminescencyjna (LED) Emituje światło podczas przepływu prądu. 9

10 2. Tranzystory bipolarne Służą do wzmacniania sygnałów elektrycznych. Tranzystor bipolarny ma 3 warstwy NPN lub PNP, a więc są 2 złącza PN. Skrajne warstwy: kolektor (C) i emiter (E), warstwa środkowa - baza (B) W fototranzystorze złącze C-B ma takie własności, jak fotodioda. Gdy złącze jest nieoświetlone, między bazą a emiterem płynie mały prąd. 10

11 Typy tranzystorów bipolarnych typ NPN: typ PNP: Sterując bardzo małym prądem bazy B uzyskuje się zmiany dużo większego prądu kolektora C o przeciwnym kierunku. Tranzystor jest więc wzmacniaczem prądu bazy. 11

12 Wzmocnienie prądowe tranzystora - stosunek zmian prądu kolektora do zmian prądu bazy: C B np. dla tranzystorów krzemowych wzmocnienie wynosi kilka tysięcy. 12

13 Podstawowe układy pracy tranzystora (tj. układy połączeń ze źródłem napięcia i obciążeniem) Ogólny schemat włączenia tranzystora do układu: W każdym układzie zachodzą inne relacje między wartościami prądów E, B, C oraz inne zależności prądów od doprowadzonych napięć. 13

14 Układ wspólnego emitera (WE) - podstawowy układ pracy tranzystora. Małym prądem bazy sterujemy duży prąd kolektora. Przykładowa charakterystyka: Współczynnik wzmocnienia prądowego: (najczęściej wynosi od kilkudziesięciu do kilkuset) K C B 14

15 Układ wspólnego kolektora (WC) - tzw. wtórnik emiterowy Współczynnik wzmocnienia prądowego: (najczęściej wynosi od kilkudziesięciu do kilkuset) K E B C 1 B B C B 15

16 Układ wspólnej bazy (WB) C Współczynnik wzmocnienia prądowego: K 1 E 16

17 3. Tyrystory Pełnią funkcje przełącznika o charakterystyce dwustanowej. W praktyce oznacza to, że znajdują się w stanie przewodzenia lub nieprzewodzenia prądu elektrycznego. Przy zerowym prądzie bramki G - tyrystor zachowuje się jak dioda spolaryzowana w kierunku zaporowym. Po przekroczeniu napięcia przełączenia - przechodzi w stan przewodzenia. Pracą tyrystora steruje się za pomocą prądu bramki G. Zwiększenie prądu G powoduje zmniejszenie napięcia przełączania U (rys.c). Tyrystor pracuje w stanie zaporowym, gdy U<0. 17