Osnova: 1. Speciální diody 2. Tranzistory 3. Operační zesilovače 4. Řízené usměrňovače

Transkript

1 K621ZENT Základy elektroniky Přednáška ř č. 3 Osnova: 1. Speciální diody 2. Tranzistory 3. Operační zesilovače 4. Řízené usměrňovače

2 LED Přiložením napětí v propustném směru dochází k injekci nosičů přes přechod PN a ty rekombinují s nosiči opačného znaménka. Při rekombinaci dochází k vyzáření energie ve formě fotonu (světla). Vlnová délka světla ě (tj. barva) závisí na šířce zakázaného pásu, tj. na použitém materiálu. Např.proGaAsjeλ = 550 nm. Vlt Voltampérová charakteristika tik diodyd odpovídá klasické ké (usměrňovací) ě ň diodě. Při použití je potřeba zajistit ochranu proti nadměrnému závěrnému napětí a v propustném směru omezit proud diodou rezistorem v sérii. Fotodioda Fotodiody pracují na principu fotoelektrického jevu. Foton (kvantum světla), který vstupuje do polovodiče, je pohlcen elektronem a jeho energie je využita na přestup elektronu do pásu s vyšší energií (vodivostní pás). Vznikne pár elektron díra. Maximální vlnová délka světla, při nížještě může dojít k absorpci, závisí na šířce zakázaného aného pásma, tudíž na materiálu. Pár elektron díra zvyšuje v polovodiči napětí (fotovoltaický, hradlový režim) nebo zvětšuje jeho vodivost (fotovodivostní jev). Velikost napětí se zvětšuje s osvětlením logaritmicky.

3

4 Tyristor Tyristor je čtyřvrstvý polovodičový prvek se třemi přechody J1, J2, J3. Má tři vývody anodu A, katodu K a řídící elektrodu G. Používá se především jako řízený spínač. Pokud je tyristor připojen na napětí tak, že anoda je polarizována záporně vůči katodě, jsou přechody J1 a J3 polarizovány v závěrném směru a J2 v propustném. Tyristor je v závěrném stavu a jeho chování je shodné s diodou proud neprochází. V tomto stavu nesmí být přivedeno na řídicí elektrodu žádné napětí. Pokudje tyristorzapojenv propustném směru, (tj. anoda na kladný pól, katoda na záporný pól zdroje), situace se otočí apřechody J1 a J3 jsou polarizovány propustně, J2závěrně. Přechod J2 tedy brání průchoduů proudu (na rozdíl od diody). Tyristorsenachází v tzv. blokovacím stavu proud jím neprochází. Teprve po přivedení signálu (kladného napětí vůči katodě )na řídicí elektrodu (které vyvolá spínací proud I G ) tyristorová struktura spíná, tj. začne jí procházet proud (propustný stav). Pokud tyristor sepne, nemá na chování tyristorové struktury již řídicí elektroda vliv.

5 Tyristor vratný proud spínací napětí Tyristor se využívá především jako regulátor výkonu spotřebiče ve střídavých obvodech.

6 Ochrana proti přepětí (5-25V / 5A) Předpokladem pro účinnost takovéto ochrany je její rychlost odezvy. Dojde-li k přepětí, tak se tyristor zapálí a zkratuje napájecí napětí. Tím je již připojené zařízení ochráněno. V důsledku zkratu se roztaví tavná pojistka F1 a přeruší přívod proudu. Prahovou hodnotu napětí je možno nastavit pomocí potenciometru P1 mezi 5V až 25V. Ochrana proti přepětí používající tyristor je mnohonásobně rychlejší než obyčejné relé.

7 Tranzistory Tranzistory PNP a NPN se označují jako bipolární, protože na jejich funkci se podílejí jak elektrony tak díry.

8 Zapojení tranzistorů T i j íse ží á jk il č ž á lké íl í jl ší Tranzistor v zapojení SE se používá jako zesilovač,protože má velké zesílení a nejlepší impedanční přizpůsobení.

9 Charakteristiky tranzistoru v zapojení SE V prvním kvadrantu je výstupní, v levém spodním vstupní charakteristika; do levého horního kvadrantu se zakresluje proudová převodní, do pravého dolního napěťová převodní charakteristika.

10 Stejnosměrný zesilovač napětí Emitorový sledovač Darlingtonovo zapojení

11 Střídavý zesilovač Klidový pracovní bod je nejvýhodnější nastavit do poloviny zatěžovací přímky, tj. aby napětí mezi kolektorem a emitorem bylo na polovině napájecího napětíě Zaručena stejná amplituda rozkmitu napětí U CE na obě strany.

12 Dá se dokázat, že největší kolektorová ztráta nastává (tranzistor se nejvíce zahřívá), je li napětí mezi kolektorem a emitorem rovno polovině napájecího napětí, tj. právě v klidovém pracovním bodě. Paradoxně je tranzistor nejvíce zatížen, když na vstupu není žádný vstupní střídavý signál. Pokud chceme odebírat z výstupu zesilovačevelký proud, musí být kolektorový rezistor malý a tranzistor je také výkonově namáhán. Proto se tento zesilovač,tzv.zesilovač ve třídě A, používá pouze pro malé výkony. V koncových stupních je běžný zesilovač ve třídě B. Obvykle je zapojen jako dvojčinný má dva tranzistory (komplementární NPN a PNP), každý s tranzistorů zesiluje po dobu jedné polovinu periody signálu (tedy jeden kladnou, druhý zápornou půlvlnu).

13

14

15

16

17 Skutečné operační zesilovače

18

19

20