33
BRODSKA ELEKTROTEHNIKA I BRODSKA ELEKTROTEHNIKA I ELEKTRONIKA ZABILJEŠKE S PREDAVANJA Napomena: kompletno gradivo je u Napomena: kompletno gradivo je u literaturi, ovo su samo bitne natuknice

BRODSKA ELEKTROTEHNIKA I ELEKTRONIKAbrod.pfst.hr/~ikuzman/elektronika.pdf · 2013-01-16 · ELEKTRONIKA Elektronke ili elektronske cijevi su aktivni elektroni čki elementi. Nositelji

  • Upload
    others

  • View
    13

  • Download
    2

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: BRODSKA ELEKTROTEHNIKA I ELEKTRONIKAbrod.pfst.hr/~ikuzman/elektronika.pdf · 2013-01-16 · ELEKTRONIKA Elektronke ili elektronske cijevi su aktivni elektroni čki elementi. Nositelji

BRODSKA ELEKTROTEHNIKA I BRODSKA ELEKTROTEHNIKA I ELEKTRONIKA

ZABILJEŠKE S PREDAVANJA

Napomena: kompletno gradivo je u Napomena: kompletno gradivo je u literaturi, ovo su samo bitne natuknice

Page 2: BRODSKA ELEKTROTEHNIKA I ELEKTRONIKAbrod.pfst.hr/~ikuzman/elektronika.pdf · 2013-01-16 · ELEKTRONIKA Elektronke ili elektronske cijevi su aktivni elektroni čki elementi. Nositelji

ELEKTRONIKAElektronke ili elektronske cijevi su aktivni elektronički elementi. Nositelji

električne struje u elektronskim cijevima su elektroni koji se gibaju uvakuumu ili u plinu niskog tlaka. Elektronke mogu biti: vakuumske iplinom punjene. Više se koriste vakuumske cijevi.

Prva vakuumska elektronska cijev - razvoj elektronikePrva dioda (termionski ventil) - 1904. Fleming.Prva dioda (termionski ventil) - 1904. Fleming.Lee de Forest 1906. godine - u diodu uveo još jednu elektrodu te dobio triodu,

koja je ima mogućnost regulacije električne struje.Od 1950. elektronke se napuštaju zbog otkrića poluvodiča. Od tada su cijevi u

upotrebi uglavnom za specijalne namjene.Svaka vakuumska cijev sastoji se od staklene, ponekad metalne, cijevi s

visokim vakuumom, u kojoj se nalaze metalne elektrode: katoda i anoda.Katoda je elektroda na nižem potencijalu (emitira elektrone).

Između dviju temeljnih elektroda, katode i anode, mogu biti i druge elektrode(rešetke).

Potencijalima na rešetkama može se regulirati tok elektrona od katode prema(rešetke).

Potencijalima na rešetkama može se regulirati tok elektrona od katode premaanodi.

Page 3: BRODSKA ELEKTROTEHNIKA I ELEKTRONIKAbrod.pfst.hr/~ikuzman/elektronika.pdf · 2013-01-16 · ELEKTRONIKA Elektronke ili elektronske cijevi su aktivni elektroni čki elementi. Nositelji

EMISIJA ELEKTRONA IZ METALA Da bi elektron napustio metal potrebno mu je privesti energiju dovoljnu

da svlada privlačne Coulombove sile koje postoje između jezgre ielektrona u elektronskom omotaču.

Ovisno o načinu na koji se elektronima omogućuje napuštanje atomarazlikuju se četiri vrste emisija elektrona:razlikuju se četiri vrste emisija elektrona:

• termoionska emisija;• emisija električnim poljem;• sekundarna emisija;• fotoemisija.Do emisije elektrona na termoionski način dolazi dovođenjem topline,

tj. zagrijavanjem katode. Na višim temperaturama dio elektronadobiva dovoljnu količinu energije i može napustiti katodu. Katodemogu biti izravno i neizravno grijane.mogu biti izravno i neizravno grijane.

Emisija električnim poljem je ona kod koje se emitirani elektroni dobivaju energijuiz električnog polja. Fotoemisija je kad elektorni dobivaju energiju svjetlošću.Sekundarna emisija je kad elektroni dobivaju energiju od drugih pobuđenihelektrona.

Page 4: BRODSKA ELEKTROTEHNIKA I ELEKTRONIKAbrod.pfst.hr/~ikuzman/elektronika.pdf · 2013-01-16 · ELEKTRONIKA Elektronke ili elektronske cijevi su aktivni elektroni čki elementi. Nositelji

VAKUUMSKA DIODADioda električnu struju ne vodi jednako u oba smjera: ako je

dioda u strujni krug priključena na način da je anoda navišem potencijalu od katode kroz diodu će prolazitielektrična struja, u suprotnom neće. Nejednako vođenjeelektrične struje s obzirom na polaritet priključenognapona osnovno je svojstvo diode: ispravljanje. Diodaizmjeničnu električnu struju pretvara u istosmjernu i

A+

-V

akuumska dioda s i

grijanom katodom

-

izmjeničnu električnu struju pretvara u istosmjernu inelinearan je elektronički element .

Diode se još koriste pri detekciji signala niske frekvencije izmoduliranih visokofrekvencijskih signala, kaoograničivači napona te u nekim uređajima automatskeregulacije.

Ispravljačko djelovanje diode: Katoda se žari. Dolazi doznačajne emisije elektrona iz materijala katode. Anoda jepozitivna, privlači emitirane elektrone i kroz cijevprotječe struja. Ukoliko je anoda negativnija od katode

K

-V

akuumska dioda s izravno

grijanom katodom

A+

Vakuum

ska dioda s nei grijanom

katodom

protječe struja. Ukoliko je anoda negativnija od katodeodbijat će emitirane elektrone, te se oni vraćaju nakatodu. Stoga kroz cijev ne protječe struja.

K

-

Vakuum

ska dioda s neizravno grijanom

katodom

-

Page 5: BRODSKA ELEKTROTEHNIKA I ELEKTRONIKAbrod.pfst.hr/~ikuzman/elektronika.pdf · 2013-01-16 · ELEKTRONIKA Elektronke ili elektronske cijevi su aktivni elektroni čki elementi. Nositelji

TRIODA

Rešetka se izrađuje od tankih žičica između kojih moguprolaziti elektroni. Promjenom napona izmeđurešetke i katode mijenja se raspodjela potencijala u

A

G

+

-

-

Neprop. polarizirana upr. elekt.

rešetke i katode mijenja se raspodjela potencijala ucijevi te se tako regulira tok elektrona.

U cijevi sada postoje dva električna polja: anodnopolje koje ubrzava elektrone i rešetkino polje kojekoči kretanje elektrona. Rešetkino polje ima velikutjecaj jer je rešetka bliža katodi. Ipak anodno poljeje jače. Dovodeći na rešetku veći negativni naponsmanjuje se tok elektrona kroz cijev. S dovoljno

K

-

A+

smanjuje se tok elektrona kroz cijev. S dovoljnovisokim negativnim naponom rešetke može sepotpuno blokirati struja kroz cijev.

Triode mogu služiti za pojačanje struje – pojačala.

K

G

-

-

Prop. polarizirana upr. elekt.

Page 6: BRODSKA ELEKTROTEHNIKA I ELEKTRONIKAbrod.pfst.hr/~ikuzman/elektronika.pdf · 2013-01-16 · ELEKTRONIKA Elektronke ili elektronske cijevi su aktivni elektroni čki elementi. Nositelji

CIJEVI ZA VRLO VISOKE FREKVENCIJE

Na visokim frekvencijama, 60 - 90 MHz, elektronskecijevi običnih izvedbi nisu više upotrebljive ni upojačalima ni u oscilatorima. Uzrok tome je što nacijevi običnih izvedbi nisu više upotrebljive ni upojačalima ni u oscilatorima. Uzrok tome je što natim frekvencijama dolaze značajno do izražaja:

- međuelektrodni kapaciteti,- velike induktivnosti dovode,- nemogućnost zanemarenja vremena proleta

elektrona od katode do anode.elektrona od katode do anode.Cijevi za visoke frekvencije su: magnetron, klisteron,

katodna cijev, itd

Page 7: BRODSKA ELEKTROTEHNIKA I ELEKTRONIKAbrod.pfst.hr/~ikuzman/elektronika.pdf · 2013-01-16 · ELEKTRONIKA Elektronke ili elektronske cijevi su aktivni elektroni čki elementi. Nositelji

KATODNA CIJEVOsnova je za rad klasičnih televizora i monitora, te analognih

osciloskopa, radarskih zaslona i dr.

Mora sadržati elektroniski top, otklonski sustav, zaslon i staklenibalon. Katoda emitira elektrone. Fokusirajuća elektroda sužava ili širi snop balon.

Na Slici 16.19. prikazani su djelovi katodne cijevi: 1 – katoda, 2 –rešetka, 3 – prva ubrzavajuća elektroda (anoda), 4 – fokusirajuća elektroda, 5 – druga ubrzavajuća

Katoda emitira elektrone. Fokusirajuća elektroda sužava ili širi snop

elektrona. Otkloni usmjeravaju elektrone na određenu točku zaslona.

Katodna cijev je vakuumska da se elektroni ne bi raspršivali, a zaslon je

fluorescentan da bi se svjetlucanje zadržalo do sljedeće slike u nizu.

elektroda, 5 – druga ubrzavajuća elektroda (anoda), 6 – ploče za okomiti otklon, 7 – ploče za vodoravni otklon, 8 – anoda za dodatno ubrzanje, 9 – fluorescentni zaslon, 10 – stakleni balon i 11 –priključci elektroda.

Page 8: BRODSKA ELEKTROTEHNIKA I ELEKTRONIKAbrod.pfst.hr/~ikuzman/elektronika.pdf · 2013-01-16 · ELEKTRONIKA Elektronke ili elektronske cijevi su aktivni elektroni čki elementi. Nositelji

MAGNETRONMagnetron (magnetska dioda) je cijev s dvije elektrode u kojoj se elektroni

kreću pod djelovanjem i električnog i magnetskog polja, koja djelujumeđusobno okomito.

Magnetron ima cilindričnu katodu koja emitira elektrone i oko njekoncentrično smještenu cilindričnu anodu sa šupljinama kojepredstavljaju rezonatore.

Elektroni se ne kreću radijalno od katode do anode pod utjecajemElektroni se ne kreću radijalno od katode do anode pod utjecajemelektričnog polja, jer na njih utječe još okomito magnetsko polje.

Prolazeći pokraj rezonatora elektroni mu predaju dio svoje energije, jernailaze na visokofrekvencijsko električno polje koje ih usporava. Takose podržavaju visokofrekvencijske oscilacije u rezonatorima.

Rad je podešen tako da elektroni koji dolaze do rezonatora i bivajuubrzani, dakle oni koji ne podržavaju oscilacije već ih guše, odlazenatrag na katodu, a elektroni koji predaju svoju energiju rezonatoruodlaze prema anodi, ali na svom putu još predaju dio svoje energije idrugim rezonatorima. Tako je ukupna energija koja se predajerezonatorima veća od one koja se od njih prima pa se zbog togaoscilacije podržavaju.rezonatorima veća od one koja se od njih prima pa se zbog togaoscilacije podržavaju.

Page 9: BRODSKA ELEKTROTEHNIKA I ELEKTRONIKAbrod.pfst.hr/~ikuzman/elektronika.pdf · 2013-01-16 · ELEKTRONIKA Elektronke ili elektronske cijevi su aktivni elektroni čki elementi. Nositelji

CIJEVI PUNJENE PLINOM

Radi postizanja više korisnih efekata, kao npr. višestruje, neke se elektronke pune prikladnimstruje, neke se elektronke pune prikladnimneaktivnim plinom (npr. neonom, argonom, paramažive, itd). Plinske elektronke mogu imati hladnu iužarenu katodu. Iz hladne katode postiže se izlazakelektrona fotoemisijom ili sekundarnom emisijom, aiz užarene katode termoionskom emisijom.

Princip izbijanja objašnjen je u 7. predavanju (vođenjePrincip izbijanja objašnjen je u 7. predavanju (vođenjekroz plinove).

Osim tinjalica, u ovu vrstu cijevi spada i tiratron.

Page 10: BRODSKA ELEKTROTEHNIKA I ELEKTRONIKAbrod.pfst.hr/~ikuzman/elektronika.pdf · 2013-01-16 · ELEKTRONIKA Elektronke ili elektronske cijevi su aktivni elektroni čki elementi. Nositelji

PODJELA POLUVODIČKIH MATERIJALA

Poluvodički materijali imaju električnu otpornost između 10-5 Ωm < ρ

< 104 Ωm. Posjeduju negativni temperaturni koeficijent otpora.< 104 Ωm. Posjeduju negativni temperaturni koeficijent otpora.Nositelji električne struje kod poluvodičasu elektroni po vodljivoj stazi i šupljine povalentnoj stazi. Spojeve tvore kovalentnomvezom: stvaranjem zajedničkihelektronskih parova.

Poluvodičkikemijskielement

Zabranjenienergijski pojas

EG [eV]

bor 1,1ugljik 5,2silicij 1,1germanij 0,75kositar 0,08

Poluvodički materijali mogu se podijeliti na:• prirodne elemente,• prirodne kemijske spojeve (i legure),• umjetno načinjene spojeve (keramika).

kositar 0,08fosfor 1,5arsen 12antimon 0,12sumpor 2,5selen 17telur 0,36jod 1,25

Page 11: BRODSKA ELEKTROTEHNIKA I ELEKTRONIKAbrod.pfst.hr/~ikuzman/elektronika.pdf · 2013-01-16 · ELEKTRONIKA Elektronke ili elektronske cijevi su aktivni elektroni čki elementi. Nositelji

NAČELO VOĐENJA U POLUVODIČIMA, TIPOVI POLUVODIČA

Atomi poluvodičkih materijala spajaju se kovalentnim vezama, tvorećiparove elektrona zajedničkih za oba atoma. Pri temperaturi apsolutnenule nema slobodnih elektrona. Povećanju temperature = veze se kidaju ipostoji nešto slobodnih elektrona. Uz djelovanje električnog polja dolazipostoji nešto slobodnih elektrona. Uz djelovanje električnog polja dolazido vodljivosti. Dodavanjem 5-valentne primjese (npr. N, P, As, Sb, Bi) učisti monokristal germanija ili silicija (četverovalentni) primjesa će sekovalentnim vezama vezati sa četiri susjedna Si ili Ge atoma, a petielektron primjese ostaje slobodan.Uslijed termičkog gibanja slobodnielektroni gibat će se kaotično, a kadadjeluje vanjsko električno polje protjecatdjeluje vanjsko električno polje protjecatće električna struja. Ovo se nazivapoluvodičem N-tipa (negativnog tipa).Peterovalentni atom primjese naziva sedonorom.Donorske primjese=donorska

razina u zabranj. pojasu = lakši prijelaz u vodljivi pojas

Page 12: BRODSKA ELEKTROTEHNIKA I ELEKTRONIKAbrod.pfst.hr/~ikuzman/elektronika.pdf · 2013-01-16 · ELEKTRONIKA Elektronke ili elektronske cijevi su aktivni elektroni čki elementi. Nositelji

NAČELO VOĐENJA U POLUVODIČIMA, TIPOVI POLUVODIČA

Dodavanjem trovalentne primjese (npr. In, B, Al, Ga) u čistimonokristal četverovalentnih germanija ili silicija jedna veza nijeostvarena. Tu nastaje tzv. šupljina. Šupljinama se kao nositeljimaostvarena. Tu nastaje tzv. šupljina. Šupljinama se kao nositeljimaelektrične struje pridaje pozitivan karakter. Tako nastaje P-tip

poluvodiča (pozitivan tip) jer su glavni nositelji električne struješupljine. Trovalentni atom primjese naziva se akceptor (primatelj).Akceptorske primjese stvaraju upoluvodiču dopunske slobodneenergijske razine na koje mogu prećielektroni iz popunjenog valentnog pojasaelektroni iz popunjenog valentnog pojasaostavljajući iza sebe šupljine.

Page 13: BRODSKA ELEKTROTEHNIKA I ELEKTRONIKAbrod.pfst.hr/~ikuzman/elektronika.pdf · 2013-01-16 · ELEKTRONIKA Elektronke ili elektronske cijevi su aktivni elektroni čki elementi. Nositelji

Si In

Si

Si

Si Si

Si In

Si

Si?

Si Si

Si

Si

Si

Si

Si

Si

Si Si

Si

Si

Si Si

Page 14: BRODSKA ELEKTROTEHNIKA I ELEKTRONIKAbrod.pfst.hr/~ikuzman/elektronika.pdf · 2013-01-16 · ELEKTRONIKA Elektronke ili elektronske cijevi su aktivni elektroni čki elementi. Nositelji

Primjese unose nove energijske razine u zabranjeni pojas i timeznačajno utječu na vodljivost poluvodiča. Poluvodiči u kojima seelektroni i šupljine stvaraju u paru nazivaju se intrinzični (unutarnji)poluvodiči. Takvi su samo ako je materijal čist, a ako ima primjesanazivaju se ekstrinzični (vanjski) poluvodiči.U poluvodiču s primjesama postoje slobodni nositelji elektricitetaU poluvodiču s primjesama postoje slobodni nositelji elektriciteta(elektrona i šupljina) i vezani nositelji elektriciteta: ioni primjesa(negativni akceptori i pozitivni donori).Nositelji naboja mogu biti većinski i manjinski. U N-tipu poluvodičavećinski su elektroni, a manjinski šupljine. U P-tipu poluvodičavećinski nositelji su šupljine, a manjinski elektroni. U poluvodičima svelikim brojem primjesa može doći do preklapanja energijskih pojasa,velikim brojem primjesa može doći do preklapanja energijskih pojasa,te im svojstva postaju slična metalima. To su tzv. degenerirani

poluvodiči.U zamkama se neko vrijeme zadržavaju slobodni nositelji elektriciteta,te se na taj način utječe i na vodljivost. U rekombinacijskim centrima

se poništavaju elektroni i šupljine.

Page 15: BRODSKA ELEKTROTEHNIKA I ELEKTRONIKAbrod.pfst.hr/~ikuzman/elektronika.pdf · 2013-01-16 · ELEKTRONIKA Elektronke ili elektronske cijevi su aktivni elektroni čki elementi. Nositelji

POJAVE U POLUVODIČIMAU poluvodičima se javljaju:

- termoelektrične pojave:- Seebeckov učinak,- Peltierov učinak,- Peltierov učinak,- Thomsonov učinak,

- elektromagnetske i termomagnetske pojave:- Hallov učinak,- Ettingshausenov učinak,- Nernstov učinak,- Righi-Leducov učinak,- Righi-Leducov učinak,

- fotoelektrične pojave:- fotovodljivost,- fotonaponski učinak,- elektroluminescencija,

- piezoelektrične pojave:- piezoelektrični učinak.

Page 16: BRODSKA ELEKTROTEHNIKA I ELEKTRONIKAbrod.pfst.hr/~ikuzman/elektronika.pdf · 2013-01-16 · ELEKTRONIKA Elektronke ili elektronske cijevi su aktivni elektroni čki elementi. Nositelji

Piezoelektrične pojave

Piezoelektrični efekt je pojava stvaranja električnog naboja na površiniposebno odrezanog kristala koji je elastično deformiran vanjskomsilom. Jedna strana (površina) tog kristala nabit će se negativno, adruga pozitivno. Dakle, kristal postaje električki polariziran.druga pozitivno. Dakle, kristal postaje električki polariziran.Najznačajniji piezoelektrični materijali su kvarc (SiO2), Seignettovasol i turmalin, a u novije vrijeme PZT keramike.

Page 17: BRODSKA ELEKTROTEHNIKA I ELEKTRONIKAbrod.pfst.hr/~ikuzman/elektronika.pdf · 2013-01-16 · ELEKTRONIKA Elektronke ili elektronske cijevi su aktivni elektroni čki elementi. Nositelji

Primjene piezoelektičnog efekta

Elektromehanički pretvornici pretvaraju električnu energiju uElektromehanički pretvornici pretvaraju električnu energiju umehaničku i obrnuto. Koriste se pasivno i aktivno.Pasivno kao senzori, kad samo primaju signale. Tu se izravnopiezoelektrična svojstva koriste da bi se proizveo napon iz vanjskognaprezanja. Ovaj način uključuje hidrofone, podvodne prislušnenaprave, mikrofone, fonograme, mjerne trake dinamičkognaprezanja, senzore vibracija i dr.naprezanja, senzore vibracija i dr.U aktivnom modu se koriste za slanje akustičkih signala u medij. Touključuje nedestrukcijske procjene, pronalazače ribe/dubine, ink jetštampače, mikropozicijske naprave, mikropumpe, ultrazvuk umedicini.

Page 18: BRODSKA ELEKTROTEHNIKA I ELEKTRONIKAbrod.pfst.hr/~ikuzman/elektronika.pdf · 2013-01-16 · ELEKTRONIKA Elektronke ili elektronske cijevi su aktivni elektroni čki elementi. Nositelji

PN SPOJU svim tim elementima postoje mjesta dodira P i N tipa

poluvodiča. Taj spoj ostvaruje se tehnologijskimpostupkom, a ne mehaničkim kontaktom. Kad sespoje P i N tip poluvodiča dolazi do niza pojava nakojima se temelji poluvodička elektronika.

Donorski i akceptorski ioni u nepolariziranom PNspoju ne učestvuju u vođenju električne struje, alistvaraju električno polje koje djeluje na pokretljivenaboje. Kontaktom P i N tipa poluvodiča dolazi uuskom dodirnom sloju do struje difuzije (elektroniuskom dodirnom sloju do struje difuzije (elektroniiz N tipa prelaze u P tip i tu se rekombiniraju sašupljinama i obrnuto). U sloju do dodirne površineu kojem je došlo do rekombinacije ostajunepomični akceptorski i donorski ioni. Oni zbogprostornog rasporeda naboja stvaraju električnipotencijal, koji sprječava potpunu rekombinaciju.Koncentracija naboja oko dodirne plohe sprječavadaljnja difuzijska kretanja elektrona i šupljina. Tajse sloj naziva zapornim slojem. Razlika potencijalaizmeđu dva kraja zapornog sloja naziva sekontaktnim naponom, a prepreka za gibanje glavnihnositelja elektriciteta naziva se potencijalnombarijerom.barijerom.

Page 19: BRODSKA ELEKTROTEHNIKA I ELEKTRONIKAbrod.pfst.hr/~ikuzman/elektronika.pdf · 2013-01-16 · ELEKTRONIKA Elektronke ili elektronske cijevi su aktivni elektroni čki elementi. Nositelji

PN SPOJPriključivanjem PN spoja na izvor istosmjernog napona kroz njega će

poteći električna struja, koja jako ovisi o polaritetu izvora. Razlikujuse propusna i nepropusna polarizacija. Propusno polarizirani PNspoj nastaje kada je P područje spojeno na pozitivan pol, a N nanegativni pol. Električna struja kroz PN spoj poteći će ukoliko jenapon vanjskog izvora veći od ekvivalentnog napona PN spoja.napon vanjskog izvora veći od ekvivalentnog napona PN spoja.Elektroni će se kretati prema pozitivnom, a šupljine premanegativnom polu izvora. Ovo je izravna (direktna) struja.

Inverzno ili nepropusno polarizirani PN spoj nastaje kad se P dio PNspoja spoji s negativnim polom izvora. Napon izvora i naponekvivalentnog PN spoja djeluju u istom smjeru. Posljedica je da ćese glavni nositelji naboja koncentrirati dalje od PN spoja, tako daoni neće stvarati struju kroz PN spoj. Kroz graničnu plohu kreću sesamo manjinski ili sporedni nositelji naboja i to elektroni iz Ppodručja i šupljine iz N područja. Tako nastala struja naziva seinverznom strujom. Struja koju gomilaju manjinski nositelji nabojapodručja i šupljine iz N područja. Tako nastala struja naziva seinverznom strujom. Struja koju gomilaju manjinski nositelji nabojanaziva se inverzna struja zasićenja.

Page 20: BRODSKA ELEKTROTEHNIKA I ELEKTRONIKAbrod.pfst.hr/~ikuzman/elektronika.pdf · 2013-01-16 · ELEKTRONIKA Elektronke ili elektronske cijevi su aktivni elektroni čki elementi. Nositelji

POLUVODIČKA DIODA

Page 21: BRODSKA ELEKTROTEHNIKA I ELEKTRONIKAbrod.pfst.hr/~ikuzman/elektronika.pdf · 2013-01-16 · ELEKTRONIKA Elektronke ili elektronske cijevi su aktivni elektroni čki elementi. Nositelji

Ispravljači od germanija i silicija

Ispravljači od germanija i silicija - kristalne diode (poluvodičke diode)nastaju spajanjem dva tipa poluvodiča, N i P tipa, unutar istog kristala.Tako nastaje PN spoj. Na graničnoj plohi dolazi do izrazitog skokaTako nastaje PN spoj. Na graničnoj plohi dolazi do izrazitog skokapotencijala. Visina potencijalne barijere može se mijenjati vanjskimnaponom koji je narinut na kristalnu diodu. Ovisno o polaritetunarinutog napona može se povećati ili smanjiti potencijalna barijera,odnosno može se povećati ili smanjiti prijelazni otpor. Zbog toganastaje ovisnost strujno-naponske karakteristike kristalne diode opolaritetu narinutog napona, odnosno izražen je efekt ispravljanja.polaritetu narinutog napona, odnosno izražen je efekt ispravljanja.Kad je N kraj priključen na negativni, a P kraj na pozitivni napon PNspoj je propusno polariziran i tada je otpor malen, reda veličine Ω.Kad je polaritet suprotan PN spoj je u zapornom stanju, a otpor je redaveličine MΩ. Izrađuju se i za slabe struje, ali i za velike. Germanijevediode mogu biti i za struje od nekoliko stotina ampera. Kod manjihstruja hlade se zrakom, a kod većih struja vodom.

Page 22: BRODSKA ELEKTROTEHNIKA I ELEKTRONIKAbrod.pfst.hr/~ikuzman/elektronika.pdf · 2013-01-16 · ELEKTRONIKA Elektronke ili elektronske cijevi su aktivni elektroni čki elementi. Nositelji

POLUVALNO I PUNOVALNO ISPRAVLJANJE IZMJENIČNE STRUJE

Page 23: BRODSKA ELEKTROTEHNIKA I ELEKTRONIKAbrod.pfst.hr/~ikuzman/elektronika.pdf · 2013-01-16 · ELEKTRONIKA Elektronke ili elektronske cijevi su aktivni elektroni čki elementi. Nositelji

POLUVODIČKI TRANZISTORIMogu biti: bipolarni i unipolarni.

Bipolarni tranzistor nastaje ako se između dva poluvodiča P-tipa(ili dva poluvodiča N-tipa) postavi poluvodič N-tipa (odnosno(ili dva poluvodiča N-tipa) postavi poluvodič N-tipa (odnosnoP tipa kad su sa strana N-tipovi). S tom konfiguracijom,tranzistor je PNP tipa (odnosno NPN). Svaki sloj poluvodičaima svoj izvod - elektrodu. One se kod bipolarnih tranzistoranazivaju: emiter (E), baza (B) i kolektor (C).

P tip- P tip-

KolektorBazaEmiter

CB

E

Kolektor

EmiterBaza

Page 24: BRODSKA ELEKTROTEHNIKA I ELEKTRONIKAbrod.pfst.hr/~ikuzman/elektronika.pdf · 2013-01-16 · ELEKTRONIKA Elektronke ili elektronske cijevi su aktivni elektroni čki elementi. Nositelji

BIPOLARNI TRANZISTORITranzistor je dobio ime iz engleskih izraza transfer resistor (prijenosni

otpor), jer se u normalnom radu tranzistora javlja tzv. tranzistorski efekt.Karakteriziran je prijenosom otpora. Ako se mjeri struja može seprimijetiti da se velika struja iz kruga malog otpora (emiter) prenijela uveliku struju kruga velikog otpora (kolektor). Struja iz baze je malena.Budući da u krugovima malog i velikog otpora teku jednake struje, značiBudući da u krugovima malog i velikog otpora teku jednake struje, značida će (ako se uključi prikladne radne otpore) promjene struje s pomoćumalih napona u E-B krugu davati u krugu B-C na većim radnimotporima veće promjene napona, te će se tako dobiti pojačanje napona.Samim tim dolazi i do promjene snage.

Prvi tranzistori bili su točkasti. To su klasični bipolarni tranzistori (NPN iliPNP tipa). U niskofrekvencijskoj tehnici upotrebljavaju se slojnitranzistori, a u visokofrekvencijskoj razlikuju se: drift, mesa, planarni,epitaksijalni, planarno-epitaksijalni, itd. S obzirom na opteretivost,tranzistori se dijele na naponska pojačala i učinske tranzistore (pojačalaepitaksijalni, planarno-epitaksijalni, itd. S obzirom na opteretivost,tranzistori se dijele na naponska pojačala i učinske tranzistore (pojačalasnage).

Page 25: BRODSKA ELEKTROTEHNIKA I ELEKTRONIKAbrod.pfst.hr/~ikuzman/elektronika.pdf · 2013-01-16 · ELEKTRONIKA Elektronke ili elektronske cijevi su aktivni elektroni čki elementi. Nositelji

TRANZISTORI

• Upravljačko svojstvo jedno je od glavnih svojstavatranzistora. Ono omogućuje upravljanje velikim snagama,strujama i naponima u izlaznom krugu s malom snagom,strujama i naponima u izlaznom krugu s malom snagom,strujom i naponom na ulazu.

• Danas se u praksi primjenjuju integrirani sklopovi. Pod njimase podrazumijevaju kombinacije sastavnih elektroničkihelemenata (mnoštvo tranzistora, dioda, tiristora, termistora,itd.), smještenih na poluvodičkim materijalima, koji se ne dajurazdvojiti, a tvore funkcionalne jedinice.razdvojiti, a tvore funkcionalne jedinice.

• Osim kao pojačalo, tranzistor se može koristiti kao sklopka. Utom slučaju su bolji tipovi tranzistora s izoliranomupravljačkom elektrodom (veći otpor u zapornom području).

Page 26: BRODSKA ELEKTROTEHNIKA I ELEKTRONIKAbrod.pfst.hr/~ikuzman/elektronika.pdf · 2013-01-16 · ELEKTRONIKA Elektronke ili elektronske cijevi su aktivni elektroni čki elementi. Nositelji

UNIPOLARNI TRANZISTORIZa okidače (triggere) se upotrebljavaju unijunction tranzistori (UJT).

Sve se češće upotrebljavaju FET (Field Effect Transistor) -tranzistori s efektom polja, te MOSFET (Metal OxideSemiconductor FET). Za MOSFET je karakteristično da su vrataSemiconductor FET). Za MOSFET je karakteristično da su vrata(eng. gate, upravljačka elektroda) izolirana, što daje visoke ulazneotpore, a ovisnost o temperaturi mu je mala. Postoje ifototranzistori, s kojima se može upravljati svjetlom.

• Kod bipolarnih tranzistora u radu su prisutni i elektroni i šupljine.Osim bipolarnih, postoje i unipolarni tranzistori (FET). Rade samos jednom vrstom nosilaca naboja, šupljinama ili elektronima. Nanositelje naboja utječe se (upravlja) s električnim poljemnositelje naboja utječe se (upravlja) s električnim poljem(naponom). Unipolarni tranzistori dijele se na FET-ove sazapornim slojem (JFET) i na FET-ove u izvedbi (MOS, IG). JFETje skraćeno od junction field effect transistor, IGFET od isolatedgate field effect transistor (FET s izoliranim vratima).

Page 27: BRODSKA ELEKTROTEHNIKA I ELEKTRONIKAbrod.pfst.hr/~ikuzman/elektronika.pdf · 2013-01-16 · ELEKTRONIKA Elektronke ili elektronske cijevi su aktivni elektroni čki elementi. Nositelji

UNIPOLARNI TRANZISTORIKod FET-ova elektrode su: source (izvor, S), gate (vrata ili zasun, G) i

drain (odvod, D). Na nositelje naboja utječe se preko polja kojestvara upravljačka elektroda, a koji se kreću od izvora do odvoda.Poluvodički sloj kroz koji prolaze ovi nositelji naziva se kanal.Poluvodički sloj kroz koji prolaze ovi nositelji naziva se kanal.Ovisno o tome kakvi su nositelji, tranzistori s efektom polja mogubiti P-kanalni (nositelji električne struje su šupljine) i N-kanalni(nositelji električne struje su elektroni).

S

G

S

D

N-kanalni FET

Page 28: BRODSKA ELEKTROTEHNIKA I ELEKTRONIKAbrod.pfst.hr/~ikuzman/elektronika.pdf · 2013-01-16 · ELEKTRONIKA Elektronke ili elektronske cijevi su aktivni elektroni čki elementi. Nositelji

TIRISTORITiristor je sastavljen od četiri dopirana kristalna područja, PNPN iliNPNP. Osim anode (A) i katode (K), tiristori imaju i upravljačkuelektrodu (gate, G). Tiristori se klasificiraju po tome hoće li bitikorišteni u izmjeničnim ili istosmjernim krugovima. Ukorišteni u izmjeničnim ili istosmjernim krugovima. Uistosmjernim krugovima koriste se kod raznih releja, alarma,svjetlećih jedinica, dok se kod izmjeničnih krugova koriste zaupravljanje brzinom vrtnje i strujom (paljenje svjećica uautomobilu, upravljanje vrtnjom elektromotora, itd). Ponekad seoznačavaju i sa SCR (silicon-controlled rectifier, silicijskoupravljano pojačalo).

Page 29: BRODSKA ELEKTROTEHNIKA I ELEKTRONIKAbrod.pfst.hr/~ikuzman/elektronika.pdf · 2013-01-16 · ELEKTRONIKA Elektronke ili elektronske cijevi su aktivni elektroni čki elementi. Nositelji

Podjela tiristora prema broju izvoda priključaka

Broj izvodaVrsta rada

Blokiranje Vođenje PrekidanjeBlokiranje Vođenje Prekidanje

2Diodni tiristori s

inverznim blokiranjem

Diodni tiristori s inverznim vođenjem

Dvosmjerno vodljivi diodni

tiristor (DIAC)

3Triodni tiristor s

inverznim

Triodni tiristor s vođenjem u

Dvosmjerno vodljivi triodni

3 inverznim blokiranjem

inverznom smjeru

tiristor (TRIAC)

4Tetrodni tiristor s

inverznim blokiranjem

Page 30: BRODSKA ELEKTROTEHNIKA I ELEKTRONIKAbrod.pfst.hr/~ikuzman/elektronika.pdf · 2013-01-16 · ELEKTRONIKA Elektronke ili elektronske cijevi su aktivni elektroni čki elementi. Nositelji

Četiri osnovna sustava za konverziju snage pomoću tiristora

1.Izvor

istosmjerne struje

ChoperOpterećenje za

istosmjernu strujustruje struju

2.Generator izmjenične

strujeCiklokonvertor

Opterećenje za izmjeničnu

struju promjenjive frekvencije

Izvor Trošilo 3.

Izvor istosmjerne

strujeInvertor

Trošilo izmjenične

struje

4.Generator izmjenične

struje

Pretvarač s faznom

regulacijom

Trošilo istosmjerne

struje

Page 31: BRODSKA ELEKTROTEHNIKA I ELEKTRONIKAbrod.pfst.hr/~ikuzman/elektronika.pdf · 2013-01-16 · ELEKTRONIKA Elektronke ili elektronske cijevi su aktivni elektroni čki elementi. Nositelji
Page 32: BRODSKA ELEKTROTEHNIKA I ELEKTRONIKAbrod.pfst.hr/~ikuzman/elektronika.pdf · 2013-01-16 · ELEKTRONIKA Elektronke ili elektronske cijevi su aktivni elektroni čki elementi. Nositelji

TIRISTORI• Tiristori se primjenjuju kod poluvalne i punovalne regulacije

snage motora, regulacije snage grijača, regulacije osvjetljenja,fotoćelija, kod invertora, chopera, istosmjernih motora, aparataza zavarivanje, statičkih prekidača, pomoćne rasvjete,stabiliziranja izvora napona, metronoma, brojača, regulacijestabiliziranja izvora napona, metronoma, brojača, regulacijetemperature, usisavača, itd. Postoje i specijalni tiristori kao štosu: fototiristori (svjetlosni izvori i svjetlosni detektori),optoelektroničke komponente, u sklopu modula prekidač-reflektor, timerima, oscilatorima, dekadnim djeliteljima, itd.

• Dvosmjerni triodni tiristor (TRIAC) je jedan od značajnijihtiristora. U biti je to dvo-tiristorski integrirani krug od dvaparalelno spojena tiristora (n-p-n-p i p-n-p-n). TRIAC se možeaktivirati i odgovarajućim polaritetom napona narinutog nakatodu i anodu, a ne samo preko pobudne elektrode. TRIAC jerazvijen za bolju kontrolu izmjeničnih krugova odkatodu i anodu, a ne samo preko pobudne elektrode. TRIAC jerazvijen za bolju kontrolu izmjeničnih krugova odjednotiristorskih sklopova.

Page 33: BRODSKA ELEKTROTEHNIKA I ELEKTRONIKAbrod.pfst.hr/~ikuzman/elektronika.pdf · 2013-01-16 · ELEKTRONIKA Elektronke ili elektronske cijevi su aktivni elektroni čki elementi. Nositelji

NEKI ELEKTRONIČKI SIMBOLI