SUPORT DE CURS DISPOZITIVE ELECTRONICE

Diode semiconductoare

Definiie Diodele semiconductoare sunt dispozitive electronice formate dintr-o jonctiune pn, la extremitile creia sunt fixate conductoare de legtur, n contact metalic cu regiunea p, respectiv n. Contactul la regiunea p se numete anod , iar cel la regiunea n catod, trecerea curentului direct, de la anod la catod este redat prin sensul sgeii din reprezentarea convenional. (Tab 1.1.)

Clasificarea diodelor

a ) dup natura materialului semiconductor folosit sunt :

diode cu siliciu

diode cu germaniu

b) dup tehnologia de fabricaie pot exista n principiu diode :

cu contact punctiform

aliatedifuzateepitaxiale

c ) dup utilizare se difereniaz urmtoarele tipuri de diode :

redresoare ( prescurtat DR), utilizate pentru conversia de energie din curent alternativ n curent continuu

de comutaie (DC), care realizeaz trecerea rapid de la starea de conducie la cea de blocare

de semnal (DS), utilizate n circuite de extragere a informaiilor coninute ntr-un semnal electric , care variaz n timp, ca de exemplu de detecie i amestec

stabilizatoare de tensiune sau diode Zener (DZ), care asigur ntre terminalele lor o tensiune constant , ntr-o gam de cureni specificat

varicap (DV), denumite i diode cu capacitate variabil, la care capacitatea variaz cu tensiunea aplicattraductoare, care cuprind: fotodiode (F), diode electroluminiscente (LED)

speciale , incluznd diode tunel , Schottky, Gunn

d ) dup putere, diodele se pot clasifica n diode:

de putere mic, pentru cureni medii redresai mai mici de 3A

de putere medie, pentru cureni cuprini ntre 3A i 30A

de putere, pentru cureni cuprini ntre 30A i 200A

de mare putere, pentru cureni peste 200AAspect fizic- Dispozitive semiconductoare

Tab1.1..Reprezentri convenionale Dioda redresoareDioda stabilizatoareDioda

tunelDioda varicapFotodiodaDioda elecroluminiscent

Dioda redresoareStructura fizicReprezentare convenionalCaracteristica static

Funcionare

Dioda redresoare polarizat direct ( cu plusul pe anod i minusul pe catod,UF > 0 ) intr n conducie pentru valori ale tensiunii de polarizare mai mari dect tensiunea de prag ( 0,2 -0,4V pentru diode cu Ge si 0,4 0,7V pentru diodele cu Si ) .Peste aceast valoare curentul crete foarte rapid cu tensiunea. n polarizare direct dioda prezint o rezistent foarte mic (fraciuni sau uniti de ohm).Dioda ideal n polarizare direct poate fi considerat comutator nchis .Dioda ideal se comport ca un comutator ideal comandat de tensiunea la borne.

La polarizare invers ( cu plusul pe catod i minusul pe anod , U F< 0 ) dioda permite trecerea unui curent rezidual foarte mic . Deoarece valoarea intensitii curentului rezidual este foarte mic, putem considera cu o bun aproximare c la polarizarea invers a diodei redresoare, ntre anod i catod nu circul curent electric. Dioda ideal n acest caz poate fi considerat comutator deschis.Marcare

Marcarea se face printr-o succesiune de litere i cifre imprimate pe capsula diodei . n cazul diodelor de mic putere este marcat catodul printr-o band colorat , iar n cazul diodelor de putere mare este marcat i simbolul diodei orientat n mod corespunztor.Utilizri

La construcia redresoarelor ce lucreaz cu semnale mari i frecvene mici, de obicei 50Hz.

La aplicarea unei tensiuni alternative, diodele vor funciona pe alternana pozitiv a acesteia , conducnd un curent mare proporional cu tensiunea aplicat , iar pe alternana negativ ele se vor bloca, lasnd s treac cureni att de mici nct pot fi considerai neglijabili. n felul acesta , pe diod se aplic o tensiune alternativ i n circuit apare un curent numai pe durata alternanei pozitive . Aceast operaie prin care se transform un semnal alternativ ntr-un semnal continuu poart numele de redresare. Defecte specifice

-Pentru practic este important posibilitatea de verificare a diodelor cu ohmetrul. O diod fr defect prezint o rezisten neglijabil dac este polarizat direct i o rezisten foarte mare dac este polarizat invers.

-Dioda scurtcircuitat prezint rezisten neglijabil n ambele sensuri.

-Dimpotriv, o diod ntrerupt are, pentru ambele sensuri, o rezisten infinit

Dioda stabilizatoare de tensiune ( Dioda Zener )

Structura fizicReprezentare convenionalCaracteristica static

FuncionarePentru a ndeplini funcia de stabilizare, dioda stabilizatoare trebuie s funcioneze n regim de polarizare invers. n acest regim dioda are proprietatea de a limita tensiunea, nct peste o anumit valoare, tensiunea la bornele diodei ramne practic constant n timp ce curentul variaz ntr-un domeniu mare de valori.

Dac dioda stabilizatoare este polarizat direct ( plus pe anod i minus pe catod) se comport ca o diod obinuit.

Date de catalog : parametrii specifici, valori limit

Mrimile ce caracterizeaz funcionarea unei diode stabilizatoare sunt urmtoarele :

-Tensiunea de stabilizare ( Uz) este tensiunea la care apare regimul de strpungere. n catalog se precizeaz valorile minim, nominal i maxim ale acestui parametru.

-Rezistena dinamic ( Rd) reprezint rezistena intern a diodei n regiunea de strpungere . Are valori dependente de curentul prin diod i tensiunea Uz, de aceea ea se specific pentru un anumit curent Iz.-Curentul maxim de stabilizare IZM-Puterea disipat maxim Pd max = 0,2 50 W-Coeficientul de temperatur al tensiunii de stabilizare (VZ) reprezint variaia procentual a tensiunii de stabilizare pentru o variaie a temperaturii diodei de .

Pentru tensiuni UZ < 6V coeficientul de temperatur al tensiunii este negativ, adic UZ scade cu creterea temperaturii ,iar pentru diode cu UZ > 6V, UZ crete cu temperatura. n aplicaiile n care se cere o bun stabilitate a tensiunii se utilizeaz diode cu tensiunea de stabilizare apropiat de valoarea de 6V.

Valori limit

-Puterea disipat maxim reprezint practic produsul ntre tensiunea de strpungere i curentul invers maxim.

-Curentul invers maxim este valoarea maxim a curentului pe care l poate suporta dioda fr a fi deteriorat .

Marcare

Pe capsula diodei se marcheaz catodul printr-o band colorat si codul diodei.

Unul dintre cele mai utilizate coduri pentru diodele Zener este prezentat n exemplul de mai jos.

Utilizri

La constructia stabilizatoarelor de tensiune . n cazul stabilizatoarelor parametrice dioda se monteaz n paralel cu rezistena de sarcin din circuit, deci orice variaie de curent care apare n circuit fie datorit variaiei tensiunii de alimentare, fie a rezistenei de sarcin este preluat de diod. Tensiunea la bornele diodei, care reprezint i tensiunea de ieire a montajului, rmne astfel constant.Se poate utiliza n stabilizatoarele electronice sau n alte circuite ca i bloc de furnizare a tensiunii de referin. n circuite de limitare, sunt utilizate pentru a mrgini domeniul de variaie al semnalelor la anumite valori precizate.Defecte posibile

Depistarea defectelor se face cu ohmmetrul, msurnd rezistena intern RD n regim de polarizare direct i Ri n regim de polarizare invers.

Diod scurtcircuitat RD = 0, Ri = 0

Diod ntrerupt RD = , Ri = Funcionarea ca stabilizator de tensiune

Dioda Varicap (Varactor)

Definiie: Este o diod cu jonciuni care funcioneaz n regim de polarizare invers pn la valoarea de strpungere.

Simbol

Marcaj

Se marcheaz catodul cu 1 3 inele colorate n funcie de tipul diodei.

Principiul de funcionare

Se polarizeaz invers. Se comport ca o capacitate de barier dependent de tensiunea continu de polarizare invers. Capacitatea este invers proporional cu tensiunea de polarizare.Se construiesc mai ales din Si

Capacitatea nominal Cnom = pF -zeci pF

Tensiunea maxim admisibil de polarizare invers Uinv max Utilizri

-Modulatoare pentru modulaia n frecven

-Circuite de reglaj automat al frecvenei

-n circuite de schimbare a frecvenei, n selectoare de canale TV

Tranzistoare bipolare

Definiie

Tranzistoarele sunt dispozitive semiconductoare active ce ndeplinesc condiiile necesare amplificrii, alternativ dopate. Denumirea de tranzistor vine de la transfer- rezistor, respectiv rezisten de transfer.

Clasificare

Dup tipul de purttori de sarcin ce contribuie la funcionarea lor, exist dou tipuri de tranzistoare:

-Tranzistoare bipolare ( la care intervin n funcionare att electroni ct i goluri)

-Tranzistoare unipolare ( la care intervin n funcionare electroni sau goluri)

Tranzistorul bipolar este format dintr-un monocristal de germaniu sau siliciu , n care se creeaz prin impurificare trei regiuni alternativ dopate.

Cele trei regiuni se numesc astfel:

EMITOR (E) - emite purttori fiind, o zon puternic dopat.

COLECTOR (C) colecteaz cea mai mare parte a purttorilor de sarcin emii de emitor

BAZA (B) - controleaz trecerea purttorilor de la emitor la colector, fiind o zon foarte subire, dopat slab cu impuriti de alt tip dect zonele alturate

n funcie de regiunile ce alctuiesc tranzistorul cu jonciuni exist dou tipuri de tranzistoare :

Tranzistoare pnp ( emitorul i colectorul de tip p, iar baza de tip n)

Tranzistoare npn ( emitorul i colectorul de tip n, iar baza de tip p)

Obs. Sensul sgetii ce prezint curentul de emitor indic i tipul tranzistorului.

Tab 2.1.1.Structura i simbolurile tranzistoarelor bipolare Tipul tranzistoruluiStructura fuzicReprezentarea convenional

Tranzistorul pnp

Tranzistorul npn

Regimurile de funcionare ale tranzistoarelor bipolare

Dup felul polarizrilor aplicate celor dou jonciuni ale unui tranzistor, se pot deosebi patru regimuri de funcionare :

1.Regimul activ normal : - jonciunea emitorului polarizat direct

- jonciunea colectorului polarizat invers

2.Regimul de saturaie - jonciunea emitorului polarizat direct

- jonciunea colectorului polarizat direct

3.Regimul de blocare - jonciunea emitorului polarizat invers

- jonciunea colectorului polarizat invers

4.Regimul activ invers - jonciunea emitorului polarizat invers

- jonciunea colectorului polarizat direct

Regimul activ normal

Este regimul care este folosit n amplificare i n care sunt valabile ecuaiile tranzistorului.

Prima ecuaie fundamental a tranzistorului exprim condiia de conservare a sarcinii electrice.

IE = IB + ICunde IE este curentul de emitor, IB este curentul de baz, iar IC este curentul de colector.

A doua ecuaie fundamental a tranzistorului exprim componena curentului de colector i are dou forme :

IC = IE + ICBO (pentru conexiunea BC) i IC = IB + ICEO (pentru conexiunea EC) unde - ICBO i ICEO sunt cureni reziduali de colector - - factor de amplificare n curent din emitor n colector; =0,95 - 0,998 (1) - - factor de amplificare n curent din baz n colector

( are valori ntre 20 i 500 )

=

EMBED Equation.3 Regimul de saturatie

n acest regim:-tensiunea UCE are valori mici 0,2V 0,3V

-curentul ce trece prin tranzistor are valori mari dar mai mici dect n regimul activ normal

-tranzistorul prezint o rezisten de ieire foarte mic

-tranzistorul poate fi considerat comutator nchis ( scurtcircuit)

Regimul de blocare

n acest regim:-tensiunea UCE este foarte mare , dependent de tensiunea de alimentare

-curenii care circul prin tranzistor sunt mici ( cureni reziduali)

-tranzistorul prezint o rezisten de ieire foarte mare

-tranzistorul se comport ca un comutator deschis ( adic o ntrerupere n circuit)Regimul activ invers

n acest regim emitorul i colectorul i inverseaz rolurile , colectorul injecteaz purttori de sarcin n baz i emitorul le colecteaz. Este un regim mai mult folosit n comutaie.

Tipuri de conexiuni

Un tranzistor bipolar privit ca un cuadripol poare avea trei tipuri de conexiuni :

Emitor comun ( EC)

Mrimile de intrare sunt (IB,UBE) iar cele de ieire (IC, UCE)

Baz comun (BC)

Mrimile de intrare sunt (IE,UEB) iare cele de ieire (IC, UCB) Colector comun (CC)Mrimile de intrare sunt (IB,UBC) iar cele de ieire (IE, UEC)

Conexiunile tranzistorului bipolarConexiunea BCConexiunea CCConexiunea EC

Marcarea

Marcarea se face printr-o succesiune de litere i cifre imprimate pe capsula tranzistorului . Exist foarte multe coduri pentru marcarea tranzistoarelor , dar cele mai utilizate sunt :

Aspect fizic Tipuri de capsule

Utilizri

Tranzistorul bipolar este unul dintre cele mai utilizate dispozitive semiconductoare i este folosit aproape n toate circuitele electronice de baz:

n amplificatoarele electronice

ca element de reglare sau aplificator de eroare n stabilizatoarele electronice

n circuite de protecie

ca i comutator comandat

n oscilatoare

n circuite basculante

n generatoare de tensiuni liniar variabile

n circuite logice realizate cu componente discrete

Defecte specifice Pentru practic este important posibilitatea de verificare a tranzistoarelor cu ohmetrul. O jonciune fr defect prezint o rezisten neglijabil dac este polarizat direct i o rezisten foarte mare dac este polarizat invers.

O jonciune scurtcircuitat prezint rezisten neglijabil n ambele sensuri, iar

o jonciune ntrerupt are, pentru ambele sensuri, o rezisten infinit.

Tranzistoare unipolare(TEC)

Definiie

Tranzistoarele cu efect de cmp (numite uzual TEC sau FET Field Effect Transistor ) sunt dispozitive electronice a cror funcie se bazeaz pe modificarea conduciei unui canal semiconductor sub influena unui cmp electric. Deoarece conducia electric este determinat de un singur tip de purttori i anume purttorii majoritari, tranzistoarele cu efect de cmp se mai numesc i tranzistoare unipolare.

Clasificare

Exist trei categorii de tranzistoare cu efect de cmp :

Tranzistoare cu poart jonciune (prescurtat TEC - J)

Tranzistoare cu poart izolat ( prescurtat TEC-MOS)( M-metal, O- oxid , S-semiconductor)

Tranzistoare cu substraturi subiri

Tranzistoarele cu efect de cmp sunt preferate fa de tranzistoarele bipolare datorit urmtoarelor proprieti :

ca dispozitive comandate n tensiune TEC prezint impedan de intrare foarte mare

pot fi utilizate ca rezistene comandate n tensiune i ocup n tehnologie integrat o arie mai mic dect rezistena echivalent,

au o arie mic n raport cu tranzistoarele bipolare, rezult de aici avantaje pentru fabricarea circuitelor complexe ( memorii,microprocesoare, etc)

nivel de zgomot redus

liniaritate bun a circuitului

dependena de temperatur mai redus a caracteristicilor

Tranzistorul cu efect de cmp este un dispozitiv cu trei terminale active, fiind format din urmtoarele domenii : canalul, sursa, drena, poarta i substratul.

Canalul este o regiune semiconductoare a crei conductibilitate poate fi comandat i prin care circul curentul tranzistorului cu efect de cmp.

Drena (D) este regiunea semiconductoare ctre care migreaz purttorii de sarcin majoritari, prin canal.

Sursa (S) - este regiunea semiconductoare din care i ncep migraia lor purttorii de sarcin majoritari, n interiorul canalului.

Poarta (G sau P) - este o regiune semiconductoare sau metalic, care este folosit pentru comandarea intensitii curentului prin canal.

Substratul (B) este un domeniu pasiv, pe care se construiete tranzistorul cu efect de cmp

Marcare

Marcarea se face printr-o succesiune de litere i cifre imprimate pe capsula diodei . Exist foarte multe coduri pentru marcarea tranzistoarelor , dar cele mai utilizate sunt :

Fig 3.1. Tipuri de capsule pentru TEC-J

Valori limit

UGS tesiunea dintre surs i gril ( TEC-J care nu sunt protejate n interior pot fi distruse uor prin depirea tensiunii directe pe jonciunea gril - surs)

Ca orice dispozitiv semiconductor i la TEC depirea limitelor admise ale tensiunilor de alimentare sau polarizare duce la distrugere.

UDS tensiunea dren- surs

ID curentul de dren, este curentul de dren la UGS i UDS specificate, aproape de blocare.

Pd puterea disipat maxim care este specificat pentru o temperatur ambiant de 25

Tranzistoare TEC-J

Funcionare i utilizri

Pe o anumit poriune a caracteristicii de ieire ( la UDS mici) dispozitivul se comport ca o rezisten comandat n tensiune. Ca aplicaii tipice pentru TEC-J n rol de rezisten variabil se menioneaz atenuatoarele controlate prin tensiune i circuitele pentru reglarea automat a amplificrii.

La UDS mari tranzistorul TEC-J se comport fa de dren ca un generator de curent comandat de tensiunea UGS. Dac punctul de funcionare al TEC-J este stabilit pentru un curent de dren maxim IDmax, pentru o variaie destul de mare a tensiunii UDS vom obine o variaie neglijabil a lui ID.

TEC-J sunt folosite i n etaje de amplificare de semnal mic la joas i nalt frecven.Tranzistoarele cu efect de cmp nu ofer ctiguri mari n tensiune ,dar ctigurile sunt foarte mari n curent i n putere. Ofer de asemenea impedan mare la intrarea amplificatorului i distorsiuni de neliniaritate reduse .

Tranzistoare TEC- MOS

Tranzistorul TEC-MOS este un dispozitiv electronic bazat pe conducia curentului electric la suprafaa semiconductorului. Proprietile conductive ale suprafeei semiconductorului sunt controlate de un cmp electric aplicat printr-un electrod izolat de semiconductor (poarta)

Fig.3 Reprezentri convenionale pentru TEC-MOSSimbolurile prezentate sunt pentru tranzistoare cu substratul conectat intern la surs. Tranzistoarele cu substratul accesibil au patru terminale :G;D;Si B, iar n simbol baza nu este conectat la surs.Funcionare i utilizri

TEC-MOS sunt foarte mult utilizate n realizarea circuitelor integrate n special n circuite digitale . Ele sunt utilizate att ca dispozitive active ct i ca rezistene sau capaciti . Circuitele integrate cu TEC-MOS pot fi produse cu un nivel mare de complexitate la preuri de cost reduse. Creterea gradului de integrare prin micorarea dimensiunilor duce la reducerea capacitilor parazite i la creterea vitezei de lucru.

aplicaie important a tranzistorului TEC MOS este inversorul CMOS . Acesta face parte dintr-o familie de circuite care utilizeaz tranzistoare cu simetrie complementar . Avantajul principal al familiei CMOS este consumul de putere foarte mic. Inversorul CMOS poate fi utilizat i ca amlificator de semnal mic.

Pot fi folosite i n comutaie, un circuit CMOS important fiind comutatorul bilateral pentru semnale analogice,

Defecte

Un dezavantaj al TEC-MOS este marea fragilitate fa de apariia unor tensiuni accidentale pe poart. Sarcini extrem de mici pot determina tensiuni de ordinul sutelor care pot distruge tranzistorul . Din aceast cauz la utilizarea TEC-MOS trebuie luate precauii speciale de punere la mas a tuturor elementelor cu care iau contact ( mna operatorului, ciocanul de lipit) .

Pentru a evita distrugerea componentelor MOS

pinii acestora vor fi scurtcircuitai printr-un fir conductor pn dup introducerea n circuit

toate intrrile neutilizate vor fi conectate la mas , la ES sau la ED

utilizatorul va evita folosirea n mbrcminte a unor materiale care favorizeaz acumularea de sarcini electrice

este indicat folosirea unei brri metalice prin care mna operatorului s fie conectat la potenialul de referin

Trebuie precizat c unele dispozitive MOS sunt prevzute cu circuite de protecie ncapsulate.

10 DZ 6V8

reprezint puterea reprezint tensiunea de stabilizare nominal

disipat UZ = 6,8V

PR = 10 W

Indic funcia diodei( diod Zener)

n codul diodei n locul literelor DZ pot fi i : PL, ZP,

Sistemul european

Exemplu: B C 107 A

indicaii diverse

materialul de baz numrul de serie

funcia de baz

C tranzistor de JF de mic putere

D - tranzistor de JF de putere

S - tranzistor de comutaie de mic putere

Sistemul european

Exemplu: B F 245 A

indicaii diverse

materialul de baz numrul de serie

funcia de baz

C tranzistor de JF de mic putere

D - tranzistor de JF de putere

S - tranzistor de comutaie de mic putere

F - tranzistor de . F. de mic putere

_1302899602.unknown

_1303366467.unknown

_1303366500.unknown

_1303387533.unknown

_1302899771.unknown

_1303366454.unknown

_1302779988.unknown

_1302780789.unknown

_1302779945.unknown