ELEKTRONIKA◼ Početak 19.st.-struje u metalima i elektrolitima

◼ Krajem 19.st.-staklena cijev s elektrodama-katodom i anodom(uz niski tlak i visoki napon)

◼ 1870.g. Heinrich Geissler-svjetleće cijevi-ovisno o vrsti i tlaku plina

◼ Pri vrlo niskom tlaku nestaje svjetlost, ali se pojavljuju nekakve “nevidljive zrake” iz katode

◼ 1858.g. Julius Plücker-”katodne zrake”

◼ 1897.g. J.J. Thomson-elektroni

◼ 1895.g. Ozračivanjem kovina s katodnim zrakama-pojavljuje se nekakvo prodorno zračenje-Röntgen ga naziva “x-zrakama”

◼ 1904.g. J.A.Fleming-elektronska cijev-”dioda”

◼ 1906/7.g. L. De Forest postavlja i treću, rešetkastu elektrodu-”trioda”

Katodna cijev

◼ 1947.g. Shockley, Bardeen i Brattain izumili tranzistor (1956.Nobelova nagrada)

Elektronički uređaji

◼ Obrađuju ulazne informacije ili su izvori informacija

◼ U medicini je izvor informacija ljudsko tijelo (temp., tlak, puls, zvuk...), koje se pretvaraju u električni oblik

◼ Postupci obrađivanja informacija: pojačavanje, uspoređivanje, mjerenje, memoriranje, odašiljanje na daljinu

Elektronički elementi

◼ Osnovni sastavni dijelovi elektroničkih uređaja

◼ Dijele se na pasivne (otpornik, zavojnica, kondenzator), aktivne(elektronske cijevi i poluvodički elementi) i pomoćne (žice, izolatori, sklopke...)

Promjena impedancije otpornika, u ovisnosti

o frekvenciji

Sklopovi pasivnih elemenata

◼ Transformator-slog primarne i sekundarne zavojnice

◼ Idealni transformator-nema gubitka snage tj. P1=P2, u stvarnosti su gubici 10-20%

◼ Omjeri broja zavoja i napona, struje i impedancije:

2

2

1

2

1

1

2

2

1

2

1

2

1

=

=

=

n

n

Z

Z

n

n

I

I

n

n

U

U

Sklopovi s vremenskom stalnicom

◼ Kako bi se kondenzator punio vrlo dugo, definira se vrijeme T=RC za koje se kondenzator napuni na vrijednost 0,63 U0

◼ T je vremenska stalnica (konstanta) sklopa

◼ Kako bi se kondenzator vrlo dugo praznio traži se neko kraće vrijeme pražnjenje, a to je upravo T

◼ Za to vrijeme napon se smanji na vrijednost 0,37 U0

Promjena oblika signala pomoću CR sklopa

Promjena oblika signala pomoću RC sklopa

◼ Titrajni krug-sklop zavojnice i kondenzatora, naziva se i LC-sklop

◼ Kako induktivni i kapacitivni otpor imaju suprotne učinke, njihov ukupni utjecaj pri određenoj frekvenciji se poništava

◼ To se računa izjednačavanjem otpora:

◼ RL=RC

◼ Iz toga slijedi da je:

CL

1=

◼ Ova pojava iščezavanja jalovog otpora naziva se rezonancijom, a pripadajuća frekvencija rezonantnom frekvencijom titrajnog kruga

◼ Frekvencija se računa pomoću Thomsonove jednadžbe:

LCf

2

10 =

◼ Serijski LC-sklop propušta struju rezonantne frekvencije, a predstavlja otpor za struje drugih frekvencija, i to veće što je veća razlika od rezonantne frekvencije

◼ Paralelni spoj prestavlja najveći otpor za struju rezonantne frekvencije

◼ Primjena ovih spojeva-odabiranje struja određene frekvencije iz niza struja različitih frekvencija

◼ Dogovoreno je da su propuštene struje one kojima je jakost veća od 70% jakosti struje rezonantne frekvencije

◼ To se područje Δf naziva propusnim područjem titrajnog kruga

◼ Karakteristična ili valna impedancija titrajnog kruga:

◼ Omjer prividnog i djelatnog otpora je dobrota (Q-faktor):

C

LZ k =

R

ZQ k=

Kristalni poluvodiči

◼ Silicij i germanij-elementi četvrte skupine periodnog sustava-u vanjskoj ljusci imaju četiri elektrona

◼ Spajaju se kovalentnim vezama

◼ Čisti kristal nema slobodnih naboja-izolator

◼ Termičkim gibanjem mogu nastati šupljine ili slobodni elektroni, koji se međusobno rekombiniraju

◼ Kristal sa šupljinama i elektronima postaje vodič (ovisno o temperaturi)

-kristalu Si ili Ge se mogu namjerno dodavati nečistoće-

donori (imaju višak elektrona) ili akceptori (imaju manjak

elektrona)

-kristal s donorima se naziva i N tip, kristal s akceptorima p

tip kristal

◼ Uz silicij i germanij postoje i kristali: galij-arasenid, indij-antimonid...

◼ Donori su najčešće: antimon, arsen, bizmut, fosfor, litij

◼ Akceptori: aluminij, bor, cink, indij, zlato

Kristalna dioda

◼ Nastaje doniranjem jednog kristala donorima i akceptorima

◼ U dodirnom sloju slobodni elektroni popunjavaju šupljine, pa u njemu nema slobodnih naboja - zaporni sloj

Strujno-naponska karakteristika

diode

Zenerova dioda

◼ Struja naglo raste u zapornom sloju pri tzv. Zenerovom naponu

◼ Primjenjuje se kao element za održavanje napona na stalnoj vrijednosti

Tunelna ili Esakijeva dioda

Varikap dioda (kapacitivna dioda)

◼ Ponaša se kao promjenjivi kondenzator

◼ Sastoji se od dva sloja kristala odvojenih zapornim slojem kao izolatorom

◼ Mjenjanjem zapornog sloja mjenja se kapacitet kondenzatora

◼ Fotodioda-osvjetljavanjem se stvaraju slobodni naboji

◼ Svjetleća (LED) dioda - pri prolazu struje odašilju svjetlo; koriste se kao signalna svjetla na el.uređajima ili su složene u obliku slova i brojeva

◼ Laserska dioda - odašilju uski snop koherentnog monokromatskog svjetla

Tranzistori

◼ Sastavljeni od poluvodičkog kristala

◼ Postoje dvije glavne vrste

Bipolarnitranzistori

Unipolarni tranzistori

Bipolarni tranzistor

◼ Sastoji se od tri različite dodirne zone

◼ Moguće PNP ili NPN

◼ Prvi strujni krug (baza i emiter) spojen u propusnom smjeru pa u njemu teče struja baze

◼ Emiter i kolektor spojeni u drugom strujnom krugu, a kako je kolektor (P-tip) spojen na – pol, u krugu ne bi trebala teći struja

◼ Međutim, ako su istodobno uključena oba kruga i u drugom strujnom krugu poteče struja

◼ Promjena bazne struje ΔIb znatno utječe na promjenu struje kolektora ΔIc

◼ Transfer resistor (prenešeni otpor)-TRANZISTOR

◼ Faktor strujnog pojačanja tranzistora u spoju sa zajedničkim emiterom:

b

c

I

I

=

Strujno naponska karakteristika

Unipolarni tranzistor (FET)

◼ Čini ga kristal jednog tipa (N ili P)

◼ Kristal je spojen elektrodama uvod (source) i Odvod (drain)

◼ Bočno je dotiran drugim tipom kristala zasun, vrata (gate)

◼ Promjenom napona Ugs mijenja se debljina zapornog sloja tj. propusnost kanala

Strujano naponska karakteristika

FET-a

Analogija između elektronske cijevi

i FET-a

Integrirani sklopovi

◼ Eng. Integrated circuit (IC)

◼ Pojačala, mikroprocesori, memorije

◼ Danas se na jednom čipu nalaze cijeli elektronički sklopovi

Osnovni elektronički sklopovi

◼ Ispravljači i stabilizatori

◼ Za punovalno ispravljanje potrebne dvije diode

◼ Za punovalno ispravljanje služi i Graetzov spoj četiri diode

◼ Moguće je i udvostručivanje napona npr. Delon-Greinacherov ili Villardov spojem

◼ Postoji i sklop za izravnavanje pulsirajuće struje, sklop za stabiliziranje napona Zenerovom diodom itd…

Pojačala

◼ Sklopovi u kojima se električne veličine prevode u oblikom jednake veličine povećanih vrijednosti

◼ Moguće su razne kombinacije bipolarnog tranzistora i FET-a, koje imaju različita svojstva (pojačanje, ulazni i izlazni otpor, fazni pomak…)

◼ Pojačalo se prikazuje četveropolom-sklop s dvije ulazne i dvije izlazne vrijednosti

◼ Opisuju ga ulazne i izlazne vrijednosti struje, napona, snage, otpora; omjer njihovih vrijednosti naziva se pojačanje

Operacijska pojačala

-Integrirani sklopovi s nekoliko desetaka tranzistora

-primjena u mjernoj i regulacijskoj tehnici