Inceputul in electronica
17:31Am avut o cerere saptamana asta sa vorbesc despre inceputul in electronica si ce fac diverse componente pasive sau active.
O sa incepem sa fac o mica impartire a componentelor;cum ar fi rezistorii,condesatorii,diodele,tranzistorii,bobinele
Aceste componente sunt impartite in active si pasive.
- active:tranzistorii si diodele
- pasive:condesatorii,rezistori,bobine
O sa incepem studiul nostru cu dioda.
Dioda are două terminale, fiind deci un dipol. Anodul este conectat la zona de tip p în timp ce catodul este conectat la zona de tip n. Dacă dioda este conectată într-un circuit electronic ea se comportă în mod diferit în funcţie de sensul diferenţei de potenţial la care este supusă. Din structura sa internă se poate observa că dacă anodul este la un potenţial mai mic decât catodul, atunci câmpul extern se va adăuga câmpului intern şi amândouă se vor opune mai drastic “curgerii” purtătorilor majoritari de sarcină prin joncţiune. În această situaţie bariera de potenţial va creşte iar despre joncţiune se spune că este polarizată invers. Dacă potenţialul anodului este mai mare decât cel al catodului, câmpul extern şi cel intern vor fi orientate în sens contrar. Bariera de potenţial se va micşora. Atâta timp cât suma celor două câmpuri are sensul înspre regiunea p, purtătorii de sarcină majoritari nu se vor putea deplasa prin joncţiune. În momentul în care câmpul total îşi schimbă sensul (bariera de potenţial dispare), purtătorii majoritari de sarcină din cele două zone vor putea traversa joncţiunea şi dioda va fi parcursă de un curent electric. În acest caz se spune despre diodă că este polarizată direct.
Dioda nu poate suporta o tensiune de polarizare inversă infinit de mare. Dacă această tensiune devine prea mare, dioda va fi distrusă datorită unei condiţii denumită străpungere. Această tensiune inversă maximă poartă numele de tensiune de străpungere (inversă). Tensiunea de străpungerea creşte odată cu creşterea temperaturii şi scade cu scăderea temperaturii - exact invers faţă de tensiunea de polarizare directă.
Tipuri de diode
1. Diodele redresoare se folosesc la transformarea curentului alternativ în curent continuu, de obicei sunt utilizare la frecvenţe joase (50/60 Hz). Principalii parametri ale diodelor redresoare sunt curentul în polarizare directă maxim admisibil şi tensiunea în polarizare inversa maxim admisibilă. Realizările actuale permit curenţi direcţi până la ordinul sutelor de amperi şi tensiuni inverse de mii de volţi.
2. Diodele varicap servesc drept condensatoare cu capacitate variabilă prin tensiunea (curentul) inversă aplicată unei joncţiuni pn. Mărirea capacităţii de barieră (dominantă faţă de capacitatea de difuzie, în cazul polarizării inverse) se controlează prin valoarea tensiunii inverse aplicate.
3. Diodele stabilizatoare (diode Zener) folosesc regiunea de străpungere (efect Zener) a caracteristicii statice în vederea stabilizării tensiunii continue. În vederea stabilizării este necesar, ca unei variatii mari de curent sa-i corespunda o variaţie foarte mică de tensiune. De asemenea, este foarte important ca tensiunea de stabilizare sa depindă cât mai slab de temperatură.Există două mecanisme de creştere a curentului la o valoare dată a tensiunii inverse. Unul dintre ele este multiplicarea în avalanşă a purtătorilor de sarcină, mecanism prin care purtătorii primari, acceleraţi între două ciocniri de către câmpul electric intens, determină apariţia purtătorilor secundari, terţiari şi aşa mai departe. Al doilea este efectul Zener în care purtătorii de sarcină sunt generaţi chiar de către câmpul electric care se creează în joncţiune. Efectul Zener se poate produce dacă există o dopare foarte mare a semiconductorului corelată cu un câmp electric foarte intens.Dacă intensitatea curentului invers creşte necontrolat atunci structura semiconductoare se încălzeşte şi are loc distrugerea joncţiunii prin ambalare termică. Pentru evitarea acestui proces, în circuitul de polarizare a diodei se va conecta întotdeauna o rezistenţă de limitare a curentului.
4. Dioda tunel (Esaki) : Într-o joncţiune de arseniură de germaniu sau galiu foarte puternic dopată, efectul Zener poate fi obţinut şi la tensiuni pozitive mai mici decât tensiunea de deschidere a joncţiunii. Datorită dopării puternice, regiunea sărăcită este foarte îngustă şi purtătorii de sarcină pot străpunge bariera de potenţial prin efect tunel la tensiuni directe foarte mici, rezultând o creştere bruscă a curentului. După atingerea unei valori maxime (de saturaţie), curentul se va micşora deoarece creşterea tensiunii directe de polarizare determină micşorarea înălţimii barierei de potenţial. Rezistenţa diferenţială a diodei tunel va fi negativă. Curentul prin diodă începe să crească datorită injecţiei de purtători de sarcină prin joncţiune (curent de injecţie).Dacă dioda tunel este polarizată pe porţiunea de carcteristică cu rezistenţă diferenţială negativă, ea poate fi folosită pentru compensarea rezistenţei de pierderi din circuitele oscilante şi realizarea oscilatoarelor (circuite care generează semnale variabile în timp, de exemplu oscilaţii sinusoidale). De asemenea, dioda tunel este folosită în circuitele de amplificare a microundelor. Cu ajutorul efectului tunel pot fi explicate o serie de fenomene cum ar fi: emisia la rece a electronilor din metale, dezintegrarea alfa, reacţiile termonucleare.
5. Dioda Schottky are o joncţiune de tip metal (aur, argint, platină) – semiconductor (Si-n), acesta din urmă fiind slab dopat. Atunci când metalul este la un potenţial pozitiv faţă de semiconductor dioda intră în stare de conducţie la o tensiune de aproximativ 0,35V (mai mică decât în cazul unei diode obişnuite). Electronii din semiconductor, traversând joncţiunea, ajung în metal unde nu se vor deosebi cu nimic de electronii de conducţie ai acestuia. În metal, ei nu mai sunt purtători minoritari aşa cum ar fi într-un semiconductor de tip p. Viteza de comutaţie din starea de conducţie în starea de blocare este cel puţin cu un ordin de mărime mai mare decât cea a unei diode obişnuite. Timpul de comutaţie al unei diode Schottky este de aproximativ 50ps. Deoarece nu există purtători minoritari, curentul invers prin diodă este nul.
6. Dioda electroluminiscentă (LED, Light Emitting Diode) funcţionează în polarizare directă. În urma injecţiei de curent prin joncţiune, electronii din banda de conducţie ai regiunii n traversează joncţiunea şi se recombină cu golurile din banda de valenţă a regiunii p. Ca urmare a acestui proces de recombinare, energia dobândită de la câmpul exterior este eliberată sub formă de cuante luminoase. Materialele semiconductoare folosite pentru construcţia diodelor electroluminiscente sunt compuşi pe bază de galiu. Siliciul şi germaniul nu se folosesc pentru acest scop deoarece energia electrică este convertită mai degrabă în energie termică decât în energie luminoasă.
Dupa dioda urmeaza tranzistorul..
Tranzistoarele reprezinta cea mai importanta clasa de dispzitive electronice deoarece au proprietatea de a amplifica semnalele electrice.
Denumirea de tranzistor provine de la cuvintele din limba engleza Transfer-Rezistor.
Tranzistorul este un dispozitiv semiconductor de circuit realizat in general din doua jonctiuni pn avand trei terminale .Exista mai multe tipuri de tranzistori in functie de modul de realizare , cum ar fi : tranzistoare bipolare,tranzistoare cu efect de camp ,unijonctiune ,etc.
in general tranzistoarele se construiesc din materiale semiconductoare (germaniu sau siliciu) avand in componenta lor trei regiuni numite baza ,emitor si colector.
Denumirea de tranzistor provine de la cuvintele din limba engleza Transfer-Rezistor.
Tranzistorul este un dispozitiv semiconductor de circuit realizat in general din doua jonctiuni pn avand trei terminale .Exista mai multe tipuri de tranzistori in functie de modul de realizare , cum ar fi : tranzistoare bipolare,tranzistoare cu efect de camp ,unijonctiune ,etc.
in general tranzistoarele se construiesc din materiale semiconductoare (germaniu sau siliciu) avand in componenta lor trei regiuni numite baza ,emitor si colector.
Tranzistorul bipolar
Este constituit din doua jonctiuni pn dispuse in succesiune pnp sau npn In functie de terminalul comun intre intrare si iesire se pot distinge trei moduri de conectare a tranzistolului in circuit : cu emitor comun ,baza comuna ,colector comun.In aplicatii cel mai frecvent este utilizat montajul cu emitor comun. Pentru caracteristica sa de functionare este necesar ca in fiecare moment sa fie cunoscute ase marimi caracteristice ale sale :trei curenti (de baza,emitor ,colector) trei tensiuni(emitor-baza,colectorbaza colector-emitor) punctul ce are ca coordonate cele sase marimi de mai sus reprezinta punctul static de functionare al tranzistorului .
tranzistorul poate fi montat in circuit dupa unul din modurile aratate mai jos In oricare din aceste trei conexiuni fundamentale se pot observa prezenta a doua "porti" una de intrare unde este aplicat semnalul care trebuie prelucrat si una de iesire in care se optine semnalul prelucrat.
Una din cele trei borne ale tranzistorului este conectata la abmele porti si este folosita ca punct de referinta.Astfel exista trei moduri de conectare baza comuna(BC),emitor comun(EC),colector comun(CC).
Clasificarea tranzistoarelor bipolare dupa puterea disipata:
Este constituit din doua jonctiuni pn dispuse in succesiune pnp sau npn In functie de terminalul comun intre intrare si iesire se pot distinge trei moduri de conectare a tranzistolului in circuit : cu emitor comun ,baza comuna ,colector comun.In aplicatii cel mai frecvent este utilizat montajul cu emitor comun. Pentru caracteristica sa de functionare este necesar ca in fiecare moment sa fie cunoscute ase marimi caracteristice ale sale :trei curenti (de baza,emitor ,colector) trei tensiuni(emitor-baza,colectorbaza colector-emitor) punctul ce are ca coordonate cele sase marimi de mai sus reprezinta punctul static de functionare al tranzistorului .
tranzistorul poate fi montat in circuit dupa unul din modurile aratate mai jos In oricare din aceste trei conexiuni fundamentale se pot observa prezenta a doua "porti" una de intrare unde este aplicat semnalul care trebuie prelucrat si una de iesire in care se optine semnalul prelucrat.
Una din cele trei borne ale tranzistorului este conectata la abmele porti si este folosita ca punct de referinta.Astfel exista trei moduri de conectare baza comuna(BC),emitor comun(EC),colector comun(CC).
Clasificarea tranzistoarelor bipolare dupa puterea disipata:
Tranzistoare de putere mica sunt incapsulate in plastic sau metal si nu se monteaza pe radiator avand o rezistenta termica mai mare decat 15°/W
Tranzistoare de putere sunt incapsulate in plastic sau metal si se monteaza pe radiator avand o rezistenta termica mai mare decat 15°/W
Clasificarea trenzistoarelor bipolare dupa frecventa de lucru
Clasificarea trenzistoarelor bipolare dupa frecventa de lucru
Tranzistoare de joasa frecventa sunt pot fi utilizate pana la o frecventa de 100Khz
Tranzistoare de frecventa inalta sunt utilizate la frecvente mai mari de 100Khz (in RF,circ de comutatie ,etc)
Parametri principali ai tranzistoarelor
Valorile maxime absolute reprezinta valorile a caror depasire in timpul functionarii pot produce defectarea tranzistorului
Acestea sunt:
-tensiunile maxime intre terminale(Vce,Vce,Vbe)
-Curentul maxim de baza si colector(Ic max,Ib max)
-Puterea maxima disipata
-Temperatura maxima a jonctiunii
Caracteristici electrice
Caracteristici electrice statice sunt utilizate pentru determinarea punctului dtatic de functionare in cc si pot fi impartite in:
a)caracteristici de blocare(definesc parametri specifici starii de blocare):
-Vcb-Icb jonctiunea baza colector polarizata invers ,ar emitorul este in gol
-Vce-Ice jonctiunea colector baza polarizata invers iar intre baza si emitor se conecteaza un rezistor
-Vceo -Iceo baza este in gol,intre emitor si colector se aplica o tensiune astfel ca jonctiunea jonctiunea baza colector sa fie polarizata invers
-Veb-Ieb colectorul este in gol iar jonctiunea emitor baza este polarizata invers
-Vcex-Icex jonctiunile baza colector si emitor baza polarizate invers.
-Vces-Ices emitorul este in scurt circuit jonctiunea colector baza este polarizata invers
b)caracteristici de conductie (definesc parametrii specifici starii de conductie):
- hfe reprezinta castigul static in curent si este egal cu raportul dintre curentul de colector si curentul de baza la o conexiune colector emitor
hfe=Ic/Ib
-Vbe(de deschidere) reprezinta tensiune abaza emitor care este necesra obtinerii curentului de colector dorit la o tensiune colector baza data .
-Vce saturatie reprezinta tensiune colector emitor pentru un raport al curentilor de colector si baz amai mic decat castigul static la acel curent de colector. Pentru ca acesta sa fie cat mai mic Tensiunea Vbe de deschidere trebuie se fie cat mai mare.
-Vbe saturatie reprezinta tensiunea baza emitor ce apare la un raport al curentilor de colector si baza ce corespunde zonei de saturatie a caracteristicilor de iesire.
c)caracteristici de semnal mic definesc parametri de functionare in ca. la un nivel al semnalului care nu depaseste 26mV
-Vcb-Icb jonctiunea baza colector polarizata invers ,ar emitorul este in gol
-Vce-Ice jonctiunea colector baza polarizata invers iar intre baza si emitor se conecteaza un rezistor
-Vceo -Iceo baza este in gol,intre emitor si colector se aplica o tensiune astfel ca jonctiunea jonctiunea baza colector sa fie polarizata invers
-Veb-Ieb colectorul este in gol iar jonctiunea emitor baza este polarizata invers
-Vcex-Icex jonctiunile baza colector si emitor baza polarizate invers.
-Vces-Ices emitorul este in scurt circuit jonctiunea colector baza este polarizata invers
b)caracteristici de conductie (definesc parametrii specifici starii de conductie):
- hfe reprezinta castigul static in curent si este egal cu raportul dintre curentul de colector si curentul de baza la o conexiune colector emitor
hfe=Ic/Ib
-Vbe(de deschidere) reprezinta tensiune abaza emitor care este necesra obtinerii curentului de colector dorit la o tensiune colector baza data .
-Vce saturatie reprezinta tensiune colector emitor pentru un raport al curentilor de colector si baz amai mic decat castigul static la acel curent de colector. Pentru ca acesta sa fie cat mai mic Tensiunea Vbe de deschidere trebuie se fie cat mai mare.
-Vbe saturatie reprezinta tensiunea baza emitor ce apare la un raport al curentilor de colector si baza ce corespunde zonei de saturatie a caracteristicilor de iesire.
c)caracteristici de semnal mic definesc parametri de functionare in ca. la un nivel al semnalului care nu depaseste 26mV
O sa trec acum la componentele pasive si anume :
Condensatoare electrice
Din cauză că un conductor izolat realizează o capacitate electrică foarte mică, în tehnică s-au realizat dispozitive, numite condensatori, formate din două conductoare, numite armături, separate de un strat izolator foarte subţire numit dielectric.
Dacă între armăturile condensatorului se aplică o tensiune electrică U=VA-VB (unde VA şi VB sunt potenţialele armăturilor) atunci armăturile se încarcă cu sarcini egale QA=-QB, dar de semne contrare.
Capacitatea C a unui condensator depinde de forma, poziţia relativă şi dimensiunile armăturilor şi de natura dielectricului dintre ele şi nu depinde de tensiunea dintre armături sau de sarcina electrică.
Clasificarea condensatorilor după:
- forma armăturilor: plane, cilindrice, sferice
- natura dielectricului: aer, hârtie, ceramică, stiroflex, mică, oxizi
- mobilitatea armăturilor: fixe, variabile, semivariabile
- natura dielectricului: aer, hârtie, ceramică, stiroflex, mică, oxizi
- mobilitatea armăturilor: fixe, variabile, semivariabile
Condensatorul plan
Condensatorul plan este alcătuit din două armături plane, de arie S fiecare, dispuse paralel la distanţa d una de cealaltă. Între armături se găseşte un dielectric cu permitivitatea electrică e.
Conform teoremei lui Gauss intensitatea câmpului electric dintre armăturile condensatorului plan este dată de relaţia: E = s / e, ştiind că Q = sS, iar U = E.d rezultă capacitatea condensatorului plan:
Din această relaţie se vede că un condensator va avea capacitatea mai mare dacă aria suprafeţelor celor două armături este mai mare, dacă distanţa dintre armături este mai mică şi dacă dielectricul are permitivitatea electrică mai mare.
De multe ori pentru a realiza o capacitate mare se folosesc straturi multiple de armături şi eventual rulate pentru a ocupa un volum cât mai mic.
Rezistorul este componenta electronica de circuit, cu doua borne, care are are proprietatea, potrivit careia, intre tensiunea la bornele lui si curentul care-l parcurge, exista relatia, descoperita de G.S.Ohm si cunoscuta sub denumirea de legea lui Ohm :
U = R I , unde R este marimea rezistorului.
Unitatea de masura a rezistentei electrice este ohmul (Ω).In practica se utilizeaza si multiplii acestei marimi: kiloohmul (KΩ) si megaohmul (MΩ), intre acestea existand relatiile: 1KΩ = 1 000Ω ;1MΩ =1000 KΩ=1 000 000Ω
Relatia de definitie a rezistentei electrice este : in care U este diferenta de potential (tensiunea) constanta
Rezistenta nominala - Este marimea valorii rezistentei,marcata in cifre sau in dungi colorate, pe corpul rezistorului. Acestei valori i se asociaza intodeauna toleranta, exprimata in procente din valoare.
Puterea disipata nominala, Pdn [W] - Este puterea maxima - in curent continuu sau alternativ - pe care o poate disipa un rezistor, in conditii de mediu exterior determinate, pe o perioada indelungata de timp, fara ca rezistenta nominala sa se modifice. Daca rezistorul este supus unei puteri mai mari decat puterea nominala, pot apare fenomene ca variatia inadmisibila a parametrilor sai, reducerea duratei de functionare sau distrugerea elementului rezistiv. Rezistoarele utilizate cel mai frecvent in in montajele electronice au puterea de disipatie cuprinsa in limitele 0,1-2W.
Rezistenta rezistorului in curent alternativ - Marimea rezistentei rezistorului difera,in curent alternativ, de valoarea masurata in curent continuu,datorita existentei capacitatii si inductantei distribuite pe lungimea elementului rezistiv, a efectelor de suprafata si a pierderilor dielectrice in suportul rezistorului si in straturile de protectie. Din acest motiv rezistenta totala a rezistorului in curent alternativ, si in special la frecvente inalte, are un caracter complex si variaza cu modificarea frecventei, rezistorul real comportandu-se in acest caz,in parte ca o inductanta si in parte ca o capacitate.
Valoarea unui rezistor poate fi determinata sau cunoscund codul culorilor, sau masurand cu un multimetru.
0 comentarii