ELEMENTY ELEKTRONICZNE

Podobne dokumenty
ELEMENTY ELEKTRONICZNE

ELEMENTY ELEKTRONICZNE

ELEMENTY ELEKTRONICZNE

Wybrane elementy elektroniczne. Rezystory NTC. Rezystory NTC

Część 3. Przegląd przyrządów półprzewodnikowych mocy. Łukasz Starzak, Przyrządy i układy mocy, studia niestacjonarne, lato 2018/19 51

SYMBOLE GRAFICZNE. Tyrystory. Struktura Charakterystyka Opis

7. Tyrystory. Tyrystor SCR (Silicon Controlled Rectifier)

Ryszard J. Barczyński, 2012 Politechnika Gdańska, Wydział FTiMS, Katedra Fizyki Ciała Stałego Materiały dydaktyczne do użytku wewnętrznego

1. Zarys właściwości półprzewodników 2. Zjawiska kontaktowe 3. Diody 4. Tranzystory bipolarne

SERIA IV ĆWICZENIE 4_3. Temat ćwiczenia: Badanie termistorów i warystorów. Wiadomości do powtórzenia:

Pytania podstawowe dla studentów studiów I-go stopnia kierunku Elektrotechnika VI Komisji egzaminów dyplomowych

IV. TRANZYSTOR POLOWY

Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki Politechniki Wrocławskiej STUDIA DZIENNE. Badanie tranzystorów unipolarnych typu JFET i MOSFET

Pytania podstawowe dla studentów studiów I-go stopnia kierunku Elektrotechnika VI Komisji egzaminów dyplomowych

ELEKTRONIKA. SS-I, AiR, III sem. Wykład 30h, Laboratorium 30h (H22/B3) SS-I, AiR, IV sem. Wykład 30h, Laboratorium 30h (

Elektronika: Polaryzację złącza w kierunku zaporowym i w kierunku przewodzenia (pod rozdz. 6.3). Charakterystykę diody (rozdz. 7).

ELEMENTY ELEKTRONICZNE TS1C

Rozmaite dziwne i specjalne

Elementy elektrotechniki i elektroniki dla wydziałów chemicznych / Zdzisław Gientkowski. Bydgoszcz, Spis treści

Elementy optoelektroniczne. Przygotował: Witold Skowroński

Rozmaite dziwne i specjalne

Elementy przełącznikowe

Elektronika. Materiały dydaktyczne dla kierunku Technik Optyk (W10) Szkoły Policealnej Zawodowej.

Laboratorium Przyrządów Półprzewodnikowych test kompetencji zagadnienia

Katedra Przyrządów Półprzewodnikowych i Optoelektronicznych pokój:

Elementy półprzewodnikowe. Materiały dydaktyczne dla kierunku Technik Optyk (W12) Kwalifikacyjnego kursu zawodowego.

Badanie półprzewodnikowych elementów bezzłączowych

Pytania podstawowe dla studentów studiów II-go stopnia kierunku Elektrotechnika VI Komisji egzaminów dyplomowych

TRANZYSTORY - PORÓWNANIE WYKŁAD 15 SMK

Elementy i układy elektroniczne i optoelektroniczne

CZUJNIKI WIELKOŚCI NIEELEKTRYCZNYCH

Wybrane elementy optoelektroniczne. 1. Dioda elektroluminiscencyjna LED 2. Fotodetektory 3. Transoptory 4. Wskaźniki optyczne 5.

Urządzenia półprzewodnikowe

W książce tej przedstawiono:

PRZEŁĄCZANIE DIOD I TRANZYSTORÓW

Pytania z przedmiotu Inżynieria materiałowa

Przyrządy półprzewodnikowe część 5 FET

Prostowniki. Prostownik jednopołówkowy

Część 2. Przewodzenie silnych prądów i blokowanie wysokich napięć przy pomocy przyrządów półprzewodnikowych

Elementy elektroniczne Wykład 9: Elementy przełączające

Diagnostyka układów elektrycznych i elektronicznych pojazdów samochodowych Podstawowe wielkości i jednostki elektryczne

Spis treści 3. Spis treści

Politechnika Białostocka

7. TYRYSTORY 7.1. WSTĘP

POLITECHNIKA ŚWIĘTOKRZYSKA w Kielcach WYDZIAŁ MECHATRONIKI I BUDOWY MASZYN KATEDRA URZĄDZEŃ MECHATRONICZNYCH LABORATORIUM FIZYKI INSTRUKCJA

Włączanie i wyłączanie tyrystora. Włączanie tyrystora przy pomocy kondensatora Cel ćwiczenia;

Wzrost pseudomorficzny. Optyka nanostruktur. Mody wzrostu. Ekscyton. Sebastian Maćkowski

ELEMENTY UKŁADÓW ENERGOELEKTRONICZNYCH

Czujniki temperatury

Diody półprzewodnikowe cz II

Wykład V Złącze P-N 1

ELEMENTY ELEKTRONICZNE

Pytania podstawowe dla studentów studiów II-go stopnia kierunku Elektrotechnika VI Komisji egzaminów dyplomowych

i elementy z półprzewodników homogenicznych część II

6. TRANZYSTORY UNIPOLARNE

SENSORY W BUDOWIE MASZYN I POJAZDÓW

Repeta z wykładu nr 6. Detekcja światła. Plan na dzisiaj. Metal-półprzewodnik

ELEKTRONIKA ELM001551W

Technik mechatronik modułowy

Elementy elektroniczne Wykłady 5,6: Tranzystory bipolarne

Tranzystory polowe FET(JFET), MOSFET

Ćwiczenie 4. Parametry statyczne tranzystorów polowych JFET i MOSFET

Część 2. Przewodzenie silnych prądów i blokowanie wysokich napięć przy pomocy przyrządów półprzewodnikowych

Czujniki. Czujniki służą do przetwarzania interesującej nas wielkości fizycznej na wielkość elektryczną łatwą do pomiaru. Najczęściej spotykane są

Zasada działania tranzystora bipolarnego

Tranzystory polowe FET(JFET), MOSFET

Stabilizatory impulsowe

Politechnika Białostocka

Tranzystorowe wzmacniacze OE OB OC. na tranzystorach bipolarnych

Wykład X TRANZYSTOR BIPOLARNY

Przyrządy półprzewodnikowe część 6

Rekapitulacja. Detekcja światła. Rekapitulacja. Rekapitulacja

Badanie charakterystyk elementów półprzewodnikowych

Wykład VIII TRANZYSTOR BIPOLARNY

12.7 Sprawdzenie wiadomości 225

Ćwiczenie nr 3 Pomiary charakterystyk elementów biernych

Właściwości tranzystora MOSFET jako przyrządu (klucza) mocy

WARYSTORY, TERMISTORY, DIODY.

ZJAWISKA FOTOELEKTRYCZNE

Budowa. Metoda wytwarzania

Katedra Przyrządów Półprzewodnikowych i Optoelektronicznych pokój:

III. TRANZYSTOR BIPOLARNY

Repeta z wykładu nr 5. Detekcja światła. Plan na dzisiaj. Złącze p-n. złącze p-n


Politechnika Białostocka

Ćwiczenie 1 LABORATORIUM ELEKTRONIKI POLITECHNIKA ŁÓDZKA KATEDRA PRZYRZĄDÓW PÓŁPRZEWODNIKOWYCH I OPTOELEKTRONICZNYCH

Ćwiczenie nr 4 Charakterystyki I= f(u) złącza p-n.

Temat: Tyrystor i triak.

Ćwiczenie 3 LABORATORIUM ELEKTRONIKI POLITECHNIKA ŁÓDZKA KATEDRA PRZYRZĄDÓW PÓŁPRZEWODNIKOWYCH I OPTOELEKTRONICZNYCH

Układy nieliniowe - przypomnienie

Ćwiczenie nr 7 Tranzystor polowy MOSFET

Półprzewodnikowe przyrządy mocy

Ośrodek Egzaminowania Technik mechatronik

Wykaz symboli, oznaczeń i skrótów

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego nr 11

Wydział Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Elektroniki Katedra Elektroniki

Przewodność elektryczna półprzewodników

Jednostka tematyczna. Temat lekcji/bloku zajęć praktycznych

Podzespoły i układy scalone mocy część II

Nazwisko i imię: Zespół: Data: Ćwiczenie nr 123: Półprzewodnikowe złącze p-n

Transkrypt:

AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA IM. STANISŁAWA STASZICA W KRAKOWIE Wydział Informatyki, Elektroniki i Telekomunikacji Katedra Elektroniki ELEMENTY ELEKTRONICZNE dr inż. Piotr Dziurdzia paw. C-3, pokój 413; tel. 617-27-02, piotr.dziurdzia@agh.edu.pl dr inż. Ireneusz Brzozowski paw. C-3, pokój 512; tel. 617-27-24, ireneusz.brzozowski@agh.edu.pl Co to jest? B 2 I B I E R E I E E p E U BB U E n U BB ' < U BB '' < U BB ''' B 1 ujemna rezystancja 0 0 q n0n p0 0 n q n p p U E p EiT 2015 r. PD&IB Elementy elektroniczne 2 1

ELEMENTY PRZEŁĄCZAJĄCE Pracują w stanie: blokowania (wyłączenia) bardzo duża rezystancja, przewodzenia (włączenia) bardzo mała rezystancja. Już poznane to: dioda: polaryzacja zaporowa i przewodząca, tranzystor unipolarny: stan zatkania i przewodzenia tranzystor bipolarny: stan odcięcia i nasycenia EiT 2015 r. PD&IB Elementy elektroniczne elementy przełączające 3 ELEMENTY PRZEŁĄCZAJĄCE tranzystor jednozłączowy dynistor, diak tyrystor, triak EiT 2015 r. PD&IB Elementy elektroniczne elementy przełączające 4 2

TRANYZSTOR JEDNOZŁĄCZOWY B 2 I B U E' Gdy dioda zatkana (I E =0): rb I BrB U BB 1 1 U rb r 1 B2 BB R E I E E p E' r b2 U BB r B1 rb1 r B2 wewnętrzny współczynnik podziału U E n r b1 U E' I E U BB ' < U BB '' < U BB ''' B 1 U E 0 I E r b1 U j I E U RE U E EiT 2015 r. PD&IB Elementy elektroniczne tranzystor jednozłączowy 5 TRANYZSTOR JEDNOZŁĄCZOWY E B 2 p Philips Semiconductors: 2N2646 n B 1 U BB > 0 E B 2 B 1 U BB = 0 emiter typu p E emiter typu n B 2 B 1 blokowanie ujemna rezystancja nasycenie EiT 2015 r. PD&IB Elementy elektroniczne tranzystor jednozłączowy 6 3

TRANYZSTOR JEDNOZŁĄCZOWY PARAMETRY Philips Semiconductors: 2N2646 zakres ujemnej rezystancji EiT 2015 r. PD&IB Elementy elektroniczne tranzystor jednozłączowy 7 TRANYZSTOR JEDNOZŁĄCZOWY ZASTOSOWANIE Generator wykorzystanie ujemnej rezystancji U E R 1 R 2 t C U E wy U wy (U RL ) R L t EiT 2015 r. PD&IB Elementy elektroniczne tranzystor jednozłączowy 8 4

STRUKTURA p-n-p-n Brak polaryzacji: A J 1 J 2 J 3 p ++ n p + n ++ K Polaryzacja zaporowa: A J 1 J 2 J 3 p ++ n p + n ++ K J 1 zaporowo, J 2 przewodząco, J 3 zaporowo EiT 2015 r. PD&IB Elementy elektroniczne struktura p-n-p-n 9 STRUKTURA p-n-p-n Polaryzacja przewodząca: A blokowanie J 1 J 2 J 3 p ++ n p + n ++ K J 1 przewodząco, J 2 zaporowo, J 3 przewodząco Polaryzacja przewodząca: A przewodzenie akumulacja elektronów akumulacja dziur J 1 J 2 J 3 p ++ n p + n ++ K I A J 1 przewodząco, J 2 przewodząco, J 3 przewodząco EiT 2015 r. PD&IB Elementy elektroniczne struktura p-n-p-n 10 5

DYNISTOR A K I A A K A K U BR I H I B0 U AK U H U B0 A K U B0 napięcie załączenia U H napięcie podtrzymania U BR napięcie przebicia I H prąd podtrzymania EiT 2010 r. IB Elementy elektroniczne dynistor 11 STRUKTURA p-n-p-n z BRAMKĄ A J 1 J 2 J 3 p ++ n p + n ++ K G Pod wpływem prądu bramki I G następuje wstrzykiwanie elektronów z katody przez złącze J 3, które wywołują przebicie lawinowe w złączu J 2 zanim napięcie U AK osiągnie U B0 załączenie tyrystora sterowany dynistor tyrystor Raz załączony tyrystor nie może być wyłączony prądem bramki (chyba, że jest to GTO). Wyłączenie następuje przez zanik prądu anodowego, lub zmianę polaryzacji napięcia U AK. EiT 2010 r. IB Elementy elektroniczne tyrystor 12 6

TYRYSTOR A K I A G A K G U BR I L I H I IN I G2 > I G1 I G =0 U AK U H U B2 U B1 U B0 U Bx napięcie załączenia przy I gx U H napięcie podtrzymania U BR napięcie przebicia I H prąd podtrzymania I L prąd pewnego przełączenia I IL prąd włączenia przy U B0 EiT 2015 r. PD&IB Elementy elektroniczne tyrystor 13 TYRYSTOR zastosowanie obwody o dużych prądach i napięciach elektroenergetyka, napędy elektryczne, trakcje elektryczne, układy regulacji operujące na dużych mocach przekształtniki o fazowym sterowaniu sterowniki napięcia zmiennego, sterowane prostowniki napięcia, falowniki w układach elektrotermicznych do regulacji mocy grzania w elektrotechnice samochodowej tyrystorowe układy zapłonowe, a także zastępują układy przekaźnikowe sterowanie oświetleniem tyrystorowe regulatory oświetlenia, ściemniacze EiT 2010 r. IB Elementy elektroniczne tyrystor 14 7

DIAK Dwie struktury: n-p-n-p i p-n-p-n połączone równolegle A J 1 J 2 J 3 n ++ p n + p ++ K K J 1 J 2 J 3 p ++ n p + n ++ A Struktura pięciowarstwowa: n-p-n-p-n A p n p K EiT 2015 r. PD&IB Elementy elektroniczne struktura n-p-n-p-n diak 15 DIAK I A A K U AK EiT 2015 r. PD&IB Elementy elektroniczne diak 16 8

DWA TYRYSTORY - TRIAK Struktura pięciowarstwowa: n-p-n-p-n z bramką G A n p n p n n K EiT 2010 r. IB Elementy elektroniczne triak 17 TRIAK I A A K G U AK EiT 2015 r. PD&IB Elementy elektroniczne traiak 18 9

PÓŁPRZEWODNIKOWE PRZYRZĄDY ŁADUNKOWE CCD Charge-Coupled Devices EiT 2015 r. PD&IB 19 Kondensator MOS zubożenie G warstwa zubożona brak inwersji studnia potencjału generacja termiczna prąd ciemny Czas relaksacji termicznej czas potrzebny na wypełnienie obszaru zubożonego ładunkiem Q I i powstanie warstwy inwersyjnej (nasycenie) O (SiO 2 ) półprzewodnik typu P B (podłoże) U G >> 0 rownowaga termodynamiczna potencjał powierzchniowy: s 2 F F potencjał Fermiego EiT 2015 r. PD&IB Elementy elektroniczne CCD 20 10

Struktura CCD S G 1 O (SiO 2 ) G 2 G 3 G 4 G 5 G 6 D półprzewodnik typu P B (podłoże) Jak to działa? EiT 2015 r. PD&IB Elementy elektroniczne CCD 21 Struktura CCD S G 1 O (SiO 2 ) G 2 G 3 G 4 G 5 G 6 D półprzewodnik typu P B (podłoże) Jak to działa? EiT 2015 r. PD&IB Elementy elektroniczne CCD 22 11

Struktura CCD transport ładunku U G 1 = U in U G2 = U 1 S G 1 O (SiO 2 ) G 2 G 3 G 4 G 5 G 6 D półprzewodnik typu P B (podłoże) U G2 U 2 U 1 U G3 U 2 t 1 t 2 U 1 t 1 t 2 EiT 2015 r. PD&IB Elementy elektroniczne CCD 23 Struktura CCD transport ładunku U G 1 = 0 U G2 = U 1 U G2 = U 2 S G 1 O (SiO 2 ) G 2 G 3 G 4 G 5 G 6 D półprzewodnik typu P B (podłoże) U G2 U 2 U 1 U G3 U 2 t 1 t 2 U 1 t 1 t 2 EiT 2015 r. PD&IB Elementy elektroniczne CCD 24 12

Struktura CCD transport ładunku U G 1 = 0 U G2 = 0 U G2 = U 1 G 1 G 2 G 3 G 4 G 5 G 6 S D O (SiO 2 ) półprzewodnik typu P B (podłoże) U G2 U 2 U 1 t 1 t 2 t 3 U G3 U 2 U 1 t 1 t 2 t 3 EiT 2015 r. PD&IB Elementy elektroniczne CCD 25 Struktura CCD transport ładunku U zas U G 1 = 0 U G2 = 0 U G3 = 0 U G4 = 0 U G5 = 0 U G6 = U 1 I out R L G 1 G 2 G 3 G 4 G 5 G 6 S D U out O (SiO 2 ) półprzewodnik typu P B (podłoże) U G2 U 2 U 1 t U G3 U 2 U 1 t 1 t 1 t 2 t 2 t 3 t 3 t Struktura CCD należy do grupy: CTD charge transport devices EiT 2015 r. PD&IB Elementy elektroniczne CCD 26 13

Struktura CCD Struktura CCD (podział): SCCD surface charge-coupled device BCCD bulk charge-coupled device z kanałem zagrzebanym Sposoby wprowadzania ładunku (informacji): generacja lawinowa pod bramką G 1 wstrzykiwanie nośników z obszaru dyfuzyjnego obok pierwszej elektrody generacja nośników w skutek oświetlenia zjawisko fotoelektryczne wewnętrzne EiT 2015 r. PD&IB Elementy elektroniczne CCD 27 Parametry: Struktura CCD maksymalna wielkość gromadzonego ładunku sprawność (efektywność) transportu ładunku stosunek ładunku odebranego na wyjściu do ładunku na wej. Zjawiska: 2 skończony czas przelotu (dyfuzja termiczna L ) 2,5D n rekombinacja i pułapkowanie ładunku w stanach powierzchniowych istnienie barier potencjałów pomiędzy studniami różne prędkości elektronów L odległość, miedzy bramkami D n wsp. dyfuzji elektronów EiT 2015 r. PD&IB Elementy elektroniczne CCD 28 14

Sensor optyczny CCD BUDOWA i DZIAŁANIE 3 2 1 U 1 G 11 G 12 G 13 G 21 G 22 G 23 G 31 G 32 G 33 out O (SiO 2 ) p-podłoże B h h h EiT 2015 r. PD&IB Elementy elektroniczne CCD 29 Sensor optyczny CCD Hydrauliczna zasada działania http://www.science.ca/scientists/scientistprofile.php?pid=129&pg=1 EiT 2015 r. PD&IB Elementy elektroniczne sensor CCS 30 15

Sensor optyczny CMOS Aktywny piksel http://en.wikipedia.org/wiki/active_pixel_sensor EiT 2015 r. PD&IB Elementy elektroniczne sensor CMOS 31 Porównanie CCD i CMOS CCD Duży zakres dynamiki Małe szumy Duży pobór mocy Średnia niezawodność Małe rozmiary pikseli Wymaga układów zewnętrznych (odczytowych) Duży współczynnik wypełnienia Analogowy sygnał wyjściowy CMOS Średni zakres dynamiki Większe szumy, ale szybszy Średni pobór mocy Bardziej niezawodny (scalenie w jednym chipie) Większe rozmiary pikseli Scalony w jednym chipie Mniejszy współczynnik wypełnienia Cyfrowy sygnał wyjściowy EiT 2015 r. PD&IB Elementy elektroniczne sensor CMOS 32 16

Sensory CCD i CMOS http://www.digital-photography.pl/index.php?lang=pl&page=artykuly&sp1=t4cmos_ccd EiT 2015 r. PD&IB Elementy elektroniczne sensor CCD vs. CMOS 33 BEZZŁĄCZOWE ELEMENTY PÓŁPRZEWODNIKOWE warystor, termistor, fotorezystor, piezorezystor, rezonator piezoelektryczny, hallotron, magnetorezystor EiT 2015 r. PD&IB 34 17

WARYSTOR Półprzewodnikowy nieliniowy rezystor o silnej zależności rezystancji od napięcia I VDR Voltage Dependent Resistor U węglik krzemu U b U IA http://and.elektroda.eu/elektronika/inne/surge/ tlenki metali A stała materiałowa b współczynnik nieliniowości (zwykle od 0,1 do 1) http://www.cyfronika.com.pl/iark3p2_smd.htm EiT 2015 r. PD&IB Elementy elektroniczne warystor 35 WARYSTOR Budowa: Struktura polikrystaliczna z węgliku krzemu (SiC) lub tlenku cynku (ZnO) spiekana z domieszkami innych tlenków metali (Bi2O3, MnO, Sb2O3, itp.) ZnO Bi 2 O 3 Ziarnista struktura warystora odpowiada elektrycznej sieci kondensatorów i rezystorów oraz złącz półprzewodnikowych na krawędzi ziaren EiT 2015 r. PD&IB Elementy elektroniczne warystor 36 18

WARYSTOR Parametry: max. napięcie pracy napięcie charakterystyczne (przy danym prądzie) max. prąd max. rozpraszana moc max. energia rozpraszanego impulsu (i jego parametry) pojemność Zastosowanie: zabezpieczenia obwodów przed przepięciami (zasilacze, prostowniki, rozwierane styki, linie energetyczne i transformatory, odgromniki itd.) stabilizacja napięcia filtry, przetworniki częstotliwości (wykorzystanie nieliniowości) EiT 2015 r. PD&IB Elementy elektroniczne warystor 37 TERMISTOR Półprzewodnikowy nieliniowy rezystor o rezystancji zależnej od temperatury T R Ch-ki rezystancyjno-temperaturowe CTC PTC U Ch-ka napięciowo-prądowa NTC http://sklepelektroniczny.com NTC T I BT RT _ PTC A1 A2e R T _ NTC Ae A, A 1, A 2 stałe wsp., B stała materiałowa B T http://www.eres.alpha.pl/ EiT 2015 r. PD&IB Elementy elektroniczne termistor 38 19

TERMISTOR Rodzaje: NTC (Negative Temperature Coefficient) ujemny współczynnik temperaturowy wzrost temperatury powoduje zmniejszanie się rezystancji PTC (Positive Temperature Coefficient) dodatni współczynnik temperaturowy, tak zwany wzrost temperatury powoduje wzrost rezystancji (pozystor) CTR (Critical Temperature Resistor) skokowa zmiana rezystancji wzrost temperatury powyżej określonej powoduje gwałtowny wzrost rezystancji R (bezpieczniki polimerowe) CTC PTC NTC T EiT 2015 r. PD&IB Elementy elektroniczne termistor 39 Jak działa termistor? E 3 2 2 ni g kt 10 3 T AT e 300 1,5 10 n i K cm 3 czyli w 1mm możemy znaleźć 15 milionów swobodnych elektronów!!! i tyleż samo dziur ;)) Jaka jest wrażliwość zmian koncentracji swobodnych elektronów i dziur w samoistnym krzemie w otoczeniu temperatury T=300K? należy obliczyć: dni dt i n i 3 E 2T 2kT g 2 b E AT e 2 g kt po podstawieniu danych otrzymujemy: 300 K 8.3% i EiT 2015 r. PD&IB Elementy elektroniczne termistor 40 20

TERMISTOR Budowa: Bryła odpowiednio dobranego i ukształtowanego półprzewodnika z wyprowadzeniami. Mieszanina sproszkowanych materiałów półprzewodnikowych (tlenki: manganu, niklu, kobaltu i miedzi) połączona odpowiednim spoiwem, sprasowana i spieczona w wysokiej temperaturze. Mogą być wykonane jako: pałeczki, krążki, pierścienie, cylindry, bryłki, cienkie warstwy naniesione podłoże, itd. A. Świt, J. Pułtorak, Przyrządy półprzewodnikowe, WNT, Warszawa, 1979 EiT 2015 r. PD&IB Elementy elektroniczne termistor 41 TERMISTOR Parametry: rezystancja nominalna (R 25 ) wartość rezystancji w temp. 25 o C temperaturowy współczynnik rezystancji (TWR, T ) dla CTR temperatura krytyczna dopuszczalna moc strat tolerancja Zastosowanie: pomiar i regulacja temperatury kompensacja temperaturowa innych elementów obwody opóźniające i ograniczające prądy rozruchu ograniczniki natężenia prądu (CTR) stabilizacja napięcia i amplitudy drgań R T 1 T EiT 2015 r. PD&IB Elementy elektroniczne termistor 42 R T 21

FOTOREZYTOR Półprzewodnikowy nieliniowy rezystor o rezystancji zależnej od oświetlenia (natężenia promieniowania widzialnego i niewidzialnego) LDR Light Dependent Resistor I Ch-ka prądowo-napięciowa R Ch-ka rezystancyjno-oświetleniowa E 5 E 1 < E 2 < E 3 < E 4 < E 5 E 4 I E 3 E 2 E 1 P max U max I I I 0 prąd ciemny 0 F I F prąd fotoelektryczny U E0 R E R0 E EiT 2015 r. PD&IB Elementy elektroniczne fotorezystor 43 E http://www.cyfronika.com.pl R E rezystancja fotorezystora E natężenie oświetlenia R 0 rezystancja przy natężeniu E 0 współczynnik materiałowy dla CdS = 0,5 1 FOTOREZYSTOR h półprzewodnik Przewodność: q( n 0 ) n 0 p p I 0 + I F Materiały: CdS siarczek kadmu CdSe selenek kadmu CdTe tellurek kadmu PbS, PbSe, CdHgTe, InSb, PbSnTe i inne U ilość nadmiarowych, samoistnych nośników: n p G L G L prędkość generacji p czas życia nośników nadmiarowych wzrost przewodności: q p)( ) p ( n p fotoprzewodnictwo EiT 2015 r. PD&IB Elementy elektroniczne fotorezystor 44 22

FOTOREZYSTOR Parametry: czułość widmowa rezystancja ciemna - bez oświetlenia rezystancja przy określonym oświetleniu (np. 10lx, 100lx) czułość max. dla długości fali dopuszczalna moc strat czas odpowiedzi (przełączania), Zastosowanie: proste mierniki oświetlenia automatyczne włączanie oświetlenia detektory promieniowania kosmicznego EiT 2015 r. PD&IB Elementy elektroniczne fotorezystor 45 PIEZOREZYTOR Półprzewodnikowy nieliniowy rezystor o rezystancji zależnej od naprężenia lub deformacji mechanicznej piezoelektryczność [gr.], zjawisko piezoelektryczne, fiz. powstawanie ładunku elektrycznego na ściankach niektórych kryształów pod wpływem ich ściskania lub rozciągania wzdłuż jednej z osi krystalograficznych; odkryta 1880 przez Pierre a i Paula Curie; wykorzystywana w przyrządach pomiarowych, mikrofonach, gramofonach. tensometry http://encyklopedia.pwn.pl/haslo.php?id=3957064 czujniki mechano-elektryczne EiT 2015 r. PD&IB Elementy elektroniczne piezorezystor 46 23

PIEZOREZYSTOR Tensometr rezystancyjny l l R S S odkształcenie: l R mała czułość k = 1,63,5 Tensometr krzemowy pręt krzemowy (wym.: 0,1x0,1x510mm) R k l R 0 podkładka izolacyjna k = 40300 R0 R rezystancja płytki po przyłożeniu siły, k R R 0 rezystancja początkowa (bez działania siły) l l długość płytki po przyłożeniu siły, 0 l l 0 początkowa długość płytki (bez działania siły EiT 2015 r. PD&IB Elementy elektroniczne piezorezystor 47 PIEZOREZYSTOR - TENSOMETR Parametry: czułość rezystancja wymiary Zastosowanie: tensometry półprzewodnikowe piezorezystancyjne czujniki ciśnienia (w układach scalonych) piezoelektryczny czujnik przyspieszenia silnik piezoelektryczny (mikrosilnik) EiT 2015 r. PD&IB Elementy elektroniczne piezorezystor 48 24

REZONATOR PIEZOELEKTRYCZNY Płytka wycięta z monokryształu kwarcu (SiO 2 ) po doprowadzeniu napięcia sinusoidalnego zaczyna drgać z częstotliwością rezonansową, w skutek odwrotnego efektu piezoelektrycznego. Model zastępczy L k rezonans szeregowy s 1 L C k k C 0 C k r k 2 s 2 s s Qk Zk ( s) 2 s C k 2 sc0 s s 1 s Qk C0 dobroć rezonatora slk Qk r k rezonans równoległy 1 C k r s 1 C C 0 2C k 0 L Reaktancja X Z w funkcji częstotliwości k Ck C0 dla bezstratnego rezonatora kwarcowego Rysunek zaczerpnięto z S. Kuta Elementy i układy elektroniczne, AGH 2000 EiT 2015 r. PD&IB Elementy elektroniczne rezonator piezoelektryczny 49 PÓŁPRZEWODNIK W POLU MAGNETYCZNYM Wpływ pola magnetycznego na nośniki ładunku w półprzewodniku I U x EiT 2015 r. PD&IB Elementy elektroniczne półprzewodnik w polu magnetycznym 50 25

PÓŁPRZEWODNIK W POLU MAGNETYCZNYM Wpływ pola magnetycznego na nośniki ładunku w półprzewodniku Siła Lorentz a: F q( v B) B I U x EiT 2015 r. PD&IB Elementy elektroniczne półprzewodnik w polu magnetycznym 51 PÓŁPRZEWODNIK W POLU MAGNETYCZNYM Wpływ pola magnetycznego na nośniki ładunku w półprzewodniku v e E x I U x EiT 2012 r. PD&IB Elementy elektroniczne półprzewodnik w polu magnetycznym 52 26

PÓŁPRZEWODNIK W POLU MAGNETYCZNYM Wpływ pola magnetycznego na nośniki ładunku w półprzewodniku Siła Lorentz a: F q( v B) B v e E x I U x EiT 2015 r. PD&IB Elementy elektroniczne półprzewodnik w polu magnetycznym 53 PÓŁPRZEWODNIK W POLU MAGNETYCZNYM Wpływ pola magnetycznego na nośniki ładunku w półprzewodniku E R y H J x B z V E x E y B Z I U x R H stała Halla: dla pp. donorowych: RH 3 8qnn dla pp. akceptorowych: 3 RH 8qpp HALLOTRON EiT 2015 r. PD&IB Elementy elektroniczne półprzewodnik w polu magnetycznym 54 27

HALLOTRON Przyrząd półprzewodnikowy, działający w oparciu o zjawisko Halla U y Ch-ka napięciowo-prądowa wyjściowa U Ch-ka oddziaływania pola magnetycznego I x3 I x2 B 1 < B 2 < B 3 I x1 B 3 U y B 1 B 2 Ch-ka napięciowo-prądowa oddziaływania prądu sterującego U http://www.cyfronika.com.pl B 3 y y y y B1 < B 2 < B 3 B 2 B 1 I y I x U y U RH (0) c (0) R I x B I z B R y rezystancja obszaru roboczego R H stała Halla c grubość obszaru roboczego EiT 2015 r. PD&IB Elementy elektroniczne hallotron 55 HALLOTRON Parametry: czułość rezystancja wejściowa R x temperaturowy współczynnik rezystywności i stałej Halla parametry graniczne (max. prąd, napięcie, temperatura pracy, itd.) Zastosowanie: pomiar natężenia pola magnetycznego różnego rodzaju czujniki ruchu pośredni pomiar dużych prądów, mocy itp. pomiary wielkości nieelektrycznych (kąt obrotu, przesunięcie, drgania itp.) EiT 2015 r. PD&IB Elementy elektroniczne hallotron 56 28

MAGNETOREZYSTOR - GAUSSOTRON Półprzewodnikowy nieliniowy rezystor o rezystancji zależnej od pola magnetycznego R B Ch-ka rezystancyjna B R 0 B R R B 0 0 R R R 0 SB 2 R 0 rezystancja początkowa S kwadratowy współczynnik magnetorezystancji B natężenie pola magnetycznego EiT 2015 r. PD&IB Elementy elektroniczne gaussotron 57 GAUSSOTRON Parametry: rezystancja początkowa współczynnik magnetorezystancji Zastosowanie: podobne jak hallotrony EiT 2015 r. PD&IB Elementy elektroniczne gaussotron 58 29

UKŁADY SCALONE elementy elektroniczne w układach scalonych EiT 2015 r. PD&IB 59 UKŁAD SCALONY - DEFINICJA Układ scalony układ elektroniczny wykonany jako nierozłączne połączenie elementów elektronicznych, w jednym cyklu technologicznym wewnątrz lub na wspólnym podłożu. EiT 2015 r. PD&IB Elementy elektroniczne układy scalone 60 30

PODZIAŁ UKŁADÓW SCALONYCH Monolityczne wykonane w bryle półprzewodnika bipolarne unipolarne Hybrydowe wykonane na wspólnym podłożu cienkowarstwowe grubowarstwowe Analogowe pracują z sygnałami analogowymi Cyfrowe pracują z sygnałami cyfrowymi EiT 2015 r. PD&IB Elementy elektroniczne układy scalone 61 UKŁADY SCALONE - PROJEKTOWANIE tranzystor NMOS PMOS EiT 2015 r. PD&IB Elementy elektroniczne układy scalone 62 31

UKŁADY SCALONE - PROJEKTOWANIE rezystor cewka kondensator EiT 2015 r. PD&IB Elementy elektroniczne układy scalone 63 UKŁADY SCALONE - PROJEKTOWANIE varaktor EiT 2015 r. PD&IB Elementy elektroniczne układy scalone 64 32

UKŁADY SCALONE - PROJEKTOWANIE EiT 2015 r. PD&IB Elementy elektroniczne układy scalone 65 UKŁADY SCALONE - PROJEKTOWANIE EiT 2015 r. PD&IB Elementy elektroniczne układy scalone 66 33

UKŁADY SCALONE - PROJEKTOWANIE EiT 2015 r. PD&IB Elementy elektroniczne układy scalone 67 34