auxiliar-componente-electronice
-
Upload
cristian-anghel -
Category
Documents
-
view
30 -
download
0
description
Transcript of auxiliar-componente-electronice
-
prof. RUSU CONSTANTIN
BISTRIA 2015
ISBN - 978-973-0-19868-3
ELECTRONIC ANALOGIC COMPONENTE ELECTRONICE
- AUXILIAR CURRICULAR -
-
I AUXILIARUL CURRICULAR SE POATE ACCESA DE LA ADRESA http://eprofu.ro/electronica/
CUPRINS PREFA .................................................................................................................................................. 1
CAPITOLUL 1. MATERIALE SEMICONDUCTOARE ..................................................................................... 2
1.1 GENERALITI ................................................................................................................................ 2
1.2 CONDUCIA N SEMICONDUCTOARE ............................................................................................ 3
1.3 SEMICONDUCTOARE DE TIP N I DE TIP P ................................................................................. 4
1.3.1 SEMICONDUCTOARE DE TIP P ................................................................................................ 4
1.3.2 SEMICONDUCTOARE DE TIP N ................................................................................................ 5
REZUMATUL CAPITOLULUI .................................................................................................................. 6
EVALUAREA CUNOTINELOR ............................................................................................................. 7
CAPITOLUL 2. JONCIUNEA PN. ............................................................................................................... 8
2.1 REALIZAREA JONCIUNII PN ....................................................................................................... 8
2.2 POLARIZAREA DIRECT A JONCIUNII PN ................................................................................... 9
2.3 POLARIZAREA INVERS A JONCIUNII PN ............................................................................... 12
REZUMATUL CAPITOLULUI ........................................................................................................ 16
EVALUAREA CUNOTINELOR .................................................................................................. 17
CAPITOLUL 3. DIODA SEMICONDUCTOARE. .......................................................................................... 18
3.1 STRUCTURA I SIMBOLUL DIODEI ............................................................................................... 18
3.2 TESTAREA DIODELOR ................................................................................................................... 19
LUCRARE DE LABORATOR .................................................................................................................. 20
3.3 POLARIZAREA DIODELOR ............................................................................................................ 22
3.4 PARAMETRII CARACTERISTICI DIODELOR ................................................................................... 23
SIMULARE CU AJUTORUL CALCULATORULUI .................................................................................... 25
3.5 FUNCIONAREA DIODEI REDRESOARE N CIRCUIT. ................................................................... 29
3.5.1 FUNCIONAREA DIODELOR N CIRCUITE DE CURENT CONTINUU. ...................................... 29
3.5.2 FUNCIONAREA DIODELOR N CIRCUITE DE CURENT ALTERNATIV. ................................... 30
3.6 FUNCIONAREA DIODEI STABILIZATOARE N CIRCUIT ................................................................ 31
3.7 DIODE DE UZ SPECIAL .................................................................................................................. 33
3.7.1 DIODE STABILIZATOARE DE CURENT .................................................................................... 33
3.7.2 DIODE CU CONTACT PUNCTIFORM ..................................................................................... 33
3.7.3 DIODE DE COMUTAIE ......................................................................................................... 34
3.7.4 DIODE VARICAP (VARACTOR) ............................................................................................... 34
3.7.5 DIODE TUNEL (ESAKI) ........................................................................................................... 35
3.7.6 DIODE GUNN ........................................................................................................................ 36
-
II AUXILIARUL CURRICULAR SE POATE ACCESA DE LA ADRESA http://eprofu.ro/electronica/
3.7.8 DIODE PIN ............................................................................................................................. 36
REZUMATUL CAPITOLULUI ........................................................................................................... 37
EVALUAREA CUNOTINELOR .................................................................................................... 39
CAPITOLUL 4. APLICAII ALE DIODELOR SEMICONDUCTOARE ............................................................. 40
4.1 REDRESORUL MONO-ALTERNAN ............................................................................................ 40
4.2 REDRESORUL DUBL-ALTERNAN CU PRIZ MEDIAN ............................................................ 41
4.3 REDRESORUL DUBL-ALTERNAN N PUNTE ............................................................................ 42
4.3.1 PUNTEA REDRESOARE .......................................................................................................... 42
SIMULARE CU AJUTORUL CALCULATORULUI ......................................................................... 44
SIMULARE CU AJUTORUL CALCULATORULUI ......................................................................... 48
REZUMATUL CAPITOLULUI ........................................................................................................... 50
EVALUAREA CUNOTINELOR ................................................................................................... 51
CAPITOLUL 5. TRANZISTOARE BIPOLARE .............................................................................................. 52
5.1. TRANZISTOARE BIPOLARE - GENERALITI ................................................................................ 52
5.1.1 STRUCTURA I SIMBOLUL TRANZISTORULUI BIPOLAR ......................................................... 52
5.1.2 NCAPSULAREA TRANZISTOARELOR. IDENTIFICAREA TERMINALELOR. ............................... 53
LUCRARE DE LABORATOR ................................................................................................... 56
5.1.3 FUNCIONAREA TRANZISTORULUI BIPOLAR ........................................................................ 59
5.1.4 PARAMETRII I CARACTERISTICILE TRANZISTORULUI BIPOLAR ........................................... 61
5.1.5 FUNCIILE TRANZISTORULUI BIPOLAR. ................................................................................ 65
SIMULARE CU AJUTORUL CALCULATORULUI ....................................................................... 67
5.2 CONEXIUNILE TRANZISTOARELOR BIPOLARE .............................................................................. 69
5.2.1 CONEXIUNEA EMITOR COMUN ............................................................................................ 69
5.2.2 CONEXIUNEA BAZ COMUN .............................................................................................. 70
5.2.3 CONEXIUNEA COLECTOR COMUN ........................................................................................ 71
5.3. POLARIZAREA TRANZISTOARELOR BIPOLARE ............................................................................ 72
5.3.1 PUNCTUL STATIC DE FUNCIONARE (PSF) ........................................................................... 72
5.3.2 POLARIZAREA BAZEI DE LA Vcc............................................................................................. 74
5.3.3 POLARIZAREA CU DIVIZOR REZISTIV ..................................................................................... 76
5.3.4 POLARIZAREA CU DOU SURSE DE TENSIUNE ..................................................................... 79
LUCRARE DE LABORATOR ................................................................................................. 81
5.4. DEPANAREA CIRCUITELOR CU TRANZISTOARE BIPOLARE.......................................................... 83
5.4.1 DEFECTE INTERNE ALE TRANZISTORULUI ............................................................................. 83
5.4.2 DEFECTE ALE CIRCUITELOR DE POLARIZARE ........................................................................ 86
5.5. REZOLVAREA CIRCUITELOR CU TRANZISTOARE BIPOLARE ..................................................... 90
-
III AUXILIARUL CURRICULAR SE POATE ACCESA DE LA ADRESA http://eprofu.ro/electronica/
5.6. FORMULE DE BAZ UTILIZATE N CIRCUITELE CU TRANZISTOARE ....................................... 102
REZUMATUL CAPITOLULUI. ................................................................................................... 104
EVALUAREA CUNOTINELOR .................................................................................................. 107
CAPITOLUL 6. TRANZISTOARE UNIPOLARE ......................................................................................... 110
6.1. TRANZISTOARE UNIPOLARE - GENERALITI ........................................................................... 110
6.2. TRANZISTOARE CU GRIL JONCIUNE (TEC-J) .......................................................................... 111
6.2.1 Structurile de baz i simbolurile dispozitivelor TEC-J ....................................................... 111
6.2.2 ncapsularea i identificarea terminalelor dispozitivelor TEC-J. ......................................... 112
6.2.3. Principiul de funcionare al tranzistoarelor TEC-J. ............................................................ 113
6.2.4. Caracteristicile tranzistoarelor cu efect de cmp cu gril jonciune. ................................ 113
6.2.5. Polarizarea tranzistoarelor TEC-J. ...................................................................................... 115
6.3 TRANZISTOARE CU GRIL IZOLAT (TEC-MOS) ........................................................................ 116
6.3.1. Structurile de baz i simbolurile dispozitivelor TEC-MOS. ............................................... 116
6.3.2. Principiul de funcionare al dispozitivelor TEC-MOS. ........................................................ 117
6.3.3 Polarizarea dispozitivelor TEC-MOS. .................................................................................. 119
REZUMATUL CAPITOLULUI. ................................................................................................... 120
EVALUAREA CUNOTINELOR .................................................................................................. 122
CAPITOLUL 7. TRANZISTOARE UNIJONCIUNE .................................................................................... 124
7.1 STRUCTURA I FUNCIONAREA TUJ .......................................................................................... 124
7.1.1 Structura i simbolul tranzistorului unijonciune ............................................................... 124
7.1.2 Funcionarea i caracteristica static de emitor a TUJ. ...................................................... 124
7.1.3 Caracteristicile electrice specifice tranzistoarelor unijonciune ........................................ 125
7.2. STRUCTURA I FUNCIONAREA UNUI TUJ PROGRAMABIL ...................................................... 126
7.2.1 Structura i simbolul unui TUJ programabil ....................................................................... 126
7.2.2 Funcionarea i caracteristica static de emitor a TUP. ..................................................... 127
7.3 Identificarea terminalelor tranzistoarelor unijonciune ........................................................... 127
CAPITOLUL 8. DISPOZITIVE OPTOELECTRONICE .................................................................................. 128
8.1. DISPOZITIVE FOTODETECTOARE .............................................................................................. 128
8.1.1 FOTOREZISTORUL ............................................................................................................... 128
8.1.2 FOTODIODA ........................................................................................................................ 130
8.1.3 FOTOTRANZISTORUL .......................................................................................................... 134
LUCRARE DE LABORATOR ................................................................................................ 139
8.2. DISPOZITIVE FOTOEMITOARE .............................................................................................. 141
8.2.1 DIODA LUMINISCENT (LED) .............................................................................................. 141
8.2.2 CELULA DE AFIAJ 7 SEGMENTE CU LED-uri. ...................................................................... 146
-
IV AUXILIARUL CURRICULAR SE POATE ACCESA DE LA ADRESA http://eprofu.ro/electronica/
8.3. MODULATOARE OPTOELECTRONICE ........................................................................................ 149
8.3.1 CUPLOARE OPTICE .............................................................................................................. 149
8.3.2 FIBRE OPTICE ...................................................................................................................... 153
LUCRARE DE LABORATOR ................................................................................................ 156
LUCRARE DE LABORATOR ................................................................................................ 158
REZUMATUL CAPITOLULUI ...................................................................................................... 160
EVALUAREA CUNOTINELOR .................................................................................................. 162
CAPITOLUL 9. DISPOZITIVE MULTIJONCIUNE .................................................................................... 164
9.1. DIODA SHOCKLEY ..................................................................................................................... 164
9.1.1 STRUCTUR I SIMBOL ....................................................................................................... 164
9.1.2 FUNCIONAREA DIODEI SHOCKLEY. ................................................................................... 164
9.2. TIRISTORUL ............................................................................................................................... 167
9.2.1 STRUCTUR I SIMBOL ....................................................................................................... 167
9.2.2 PARAMETRII ELECTRICI AI TIRISTORULUI ........................................................................... 167
9.2.3 FUNCIONAREA TIRISTORULUI ........................................................................................... 168
9.2.4 IDENTIFICAREA TERMINALELOR TIRISTORULUI.................................................................. 170
SIMULARE CU AJUTORUL CALCULATORULUI ..................................................................... 171
LUCRARE DE LABORATOR ............................................................................................... 172
9.3. DIACUL I TRIACUL ................................................................................................................... 173
9.3.1 DIACUL ................................................................................................................................ 173
9.3.2 TRIACUL .............................................................................................................................. 174
LUCRARE DE LABORATOR ............................................................................................... 175
REZUMATUL CAPITOLULUI ...................................................................................................... 177
EVALUAREA CUNOTINELOR .................................................................................................. 178
BIBLIOGRAFIE ...................................................................................................................................... 179
-
AUXILIAR ELECTRONIC ANALOGIC COMPONENTE ELECTRONICE
1 AUXILIARUL CURRICULAR SE POATE ACCESA DE LA ADRESA http://eprofu.ro/electronica/
PREFA
Electronica este o disciplin tehnico-tiinific n care teoria se mbin n mod
armonios i indispensabil cu practica. Electronica este o ramur de vrf a industriei
att n zilele noastre ct i n toate epocile viitoare.
nc de la nceputurile sale electronica a atras n special tinerii dornici de a
realiza i experimenta diverse construcii.
Printr-o munc bine dirijat n care se mbin armonios nsuirea elementelor
teoretice cu realizarea construciilor practice, tnrul licean de azi va fi specialistul de
mine.
Auxiliarul curricular Electronic Analogic Componente electronice se
adreseaz elevilor care urmeaz cursurile unui liceu tehnologic sau ale unei coli de
arte i meserii, domeniul electronic i automatizri precum i specializrile care
deriv din acest domeniu.
Auxiliarul curricular este structurat n nou capitole. n fiecare capitol sunt
tratate noiunile teoretice de baz corespunztoare temei respective, lucrri de
laborator i simulri cu ajutorul calculatorului. Fiecare capitol se ncheie cu un
rezumat i un test de verificare a cunotinelor.
Acest auxiliar curricular trateaz numai componentele electronice elementare.
Aplicaiile componentelor electronice, circuitele integrate, circuitele electronice sunt
tratate n auxiliarul curricular Electronic Analogic Circuite electronice.
Autorul ureaz mult succes celor care utilizeaz acest auxiliar curricular i le
dorete s mbine ct mai plcut i armonios cunotinele teoretice cu abilitile
tehnice pentru a-i dezvolta ct mai mult puterea de creaie tehnic.
N ELECTRONIC VIITORUL RMNE DESCHIS TUTUROR POSIBILITILOR.
Prof. RUSU CONSTANTIN
Colegiul Tehnic INFOEL - BISTRIA
-
CAPITOLUL 1. MATERIALE SEMICONDUCTOARE
2 AUXILIARUL CURRICULAR SE POATE ACCESA DE LA ADRESA http://eprofu.ro/electronica/
CAPITOLUL 1. MATERIALE SEMICONDUCTOARE
1.1 GENERALITI
n funcie de rezistivitatea electric, materialele electrotehnice pot fi ncadrate n trei
categorii:
Materiale izolatoare - rezistivitatea electric = 1012 1023 [2
];
Materiale semiconductoare - rezistivitatea electric = 10 1012 [2
];
Materiale conductoare - rezistivitatea electric = 10-2 10 [2
].
Materialele semiconductoare din punct de vedere al conducerii curentului electric au
proprieti intermediare ntre conductoare i izolatoare. Cele mai rspndite
materiale semiconductoare sunt germaniul, siliciul, carbonul.
Materialele semiconductoare sunt alctuite din atomi care prezint patru
electroni de valen caracteristici (figura 1.1)
a. Atom de siliciu b. Atom de germaniu
Figura 1.1 Diagramele atomilor de siliciu i germaniu
Electronii de valen ai atomului de siliciu (fig. 1.1 a) se afl pe stratul trei iar
cei ai germaniului (fig.1.1 b) se afl pe stratul patru. Deoarece electronii de valen
ai germaniului se afl mai departe de nucleu, posed energii mai mari dect cei ai
siliciului care se afl mai aproape de nucleu, deci le este necesar un surplus
energetic mai mic pentru a se desprinde din atom. Aceast caracteristic face ca
germaniul s devin instabil la temperaturi mari, de aceea siliciul este materialul
semiconductor cel mai des utilizat la construcia dispozitivelor electronice active.
+14 +32
-
AUXILIAR ELECTRONIC ANALOGIC COMPONENTE ELECTRONICE
3 AUXILIARUL CURRICULAR SE POATE ACCESA DE LA ADRESA http://eprofu.ro/electronica/
1.2 CONDUCIA N SEMICONDUCTOARE
Pentru a forma o structur solid, atomii unui semiconductor se combin prin legturi
covalente dintre electronii de valen, formnd o structur cristalin. Prin legturile
covalente fiecare din cei patru electroni de valen a unui atom de siliciu se pun n
comun cu cte un electron de valen a unui atom de siliciu nvecinat (figura 1.2).
Cristalul astfel format se numete intrinsec deoarece nu conine impuriti.
a. Poriune dintr-un cristal pur de SI b. Diagram de legturi
Figura 1.2 Legturile covalente la siliciu
n jurul nucleului unui atom de material semiconductor se afl trei benzi de energie:
banda de valen n care se afl electronii de valen din semiconductor;
banda interzis reprezint diferena energetic dintre banda de valen i
banda de conducie;
banda de conducie n care se afl electronii liberi din semiconductor.
Un cristal de siliciu pur (intrinsec) la o anumit temperatur, permite unor electroni de
valen din banda de valen s acumuleze suficient energie pentru a strpunge
banda interzis i a trece n banda de conducie. Aceti electroni se numesc
electroni liberi. Cnd un electron trece din banda de valen n banda de conducie,
locul su din banda de valen rmne liber. Acest loc liber se numete gol. n acest
mod se creeaz perechile electron-gol.
Dac la capetele unui cristal de siliciu intrinsec se aplic o tensiune n interiorul
cristalului circul dou categorii de cureni:
curentul de electroni care reprezint deplasarea ordonat a electronilor
liberi din banda de conducie spre polul pozitiv al sursei de alimentare;
curentul de goluri care reprezint deplasarea ordonat a golurilor din
banda de valen prin structura cristalin n sens opus curentului de electroni.
Si
Si Si Si
Si
Si
Si
Si Si
Si
- -
- - - - - -
-
CAPITOLUL 1. MATERIALE SEMICONDUCTOARE
4 AUXILIARUL CURRICULAR SE POATE ACCESA DE LA ADRESA http://eprofu.ro/electronica/
1.3 SEMICONDUCTOARE DE TIP N I DE TIP P
Datorit numrului limitat de electroni liberi din banda de conducie i de goluri din
banda de valen, materialele semiconductoare n stare intrinsec nu conduc
curentul electric. Pentru a putea fi utilizate n diverse aplicaii acestea trebuie
prelucrate n scopul mririi conductivitii electrice, prin introducerea controlat a
unor impuriti n materialul intrinsec care duce la creterea numrului de purttori de
curent. Acest procedeu se numete dopare.
ntr-un cristal semiconductor electronii liberi reprezint sarcinile negative (N) iar
golurile reprezint sarcinile pozitive (P).
1.3.1 SEMICONDUCTOARE DE TIP P
Aceste semiconductoare au un numr mare de goluri. Deoarece majoritatea
purttorilor de curent este constituit din goluri (sarcini pozitive) acestea poart
denumirea de semiconductoare de tip P.
Pentru a obine un semiconductor de tip P (fig.1.3), un cristal de siliciu pur se
dopeaz cu atomi de impurificare trivaleni (cu trei electroni de valen) aluminiu
(Al), bor (B), galiu (Ga), indiu (In).
Figura 1.3 Semiconductor de siliciu de tip P impurificat cu galiu
Atomul de galiu are trei electroni de valen. Toi cei trei electroni de valen particip
la legturile covalente cu electronii de valen ai atomilor de siliciu. Deoarece un
atom de siliciu are patru electroni de valen la fiecare atom de galiu din cristalul de
siliciu apare cte un gol.
La semiconductorul de tip P, golurile sunt purttori majoritari iar electronii sunt
purttori minoritari.
Si
Si Si
Si
Ga
Gol creat de
atomul de galiu
-
AUXILIAR ELECTRONIC ANALOGIC COMPONENTE ELECTRONICE
5 AUXILIARUL CURRICULAR SE POATE ACCESA DE LA ADRESA http://eprofu.ro/electronica/
1.3.2 SEMICONDUCTOARE DE TIP N
Aceste semiconductoare au un numr mare de electroni. Deoarece majoritatea
purttorilor de curent este constituit din electroni (sarcini negative) acestea poart
denumirea de semiconductoare de tip N.
Pentru a obine un semiconductor de tip N (fig.1.4), un cristal de siliciu pur se
dopeaz cu atomi de impurificare pentavaleni (cu cinci electroni de valen)
arseniu (As), fosfor (P), bismut (Bi), stibiu (Sb).
Figura 1.4 Semiconductor de siliciu de tip N impurificat cu fosfor
Atomul de fosfor are cinci electroni de valen. Patru dintre cei cinci electroni de
valen particip la legturile covalente cu electronii de valen ai atomilor de siliciu,
iar al cincilea rmne liber (deoarece un atom de siliciu are patru electroni de
valen).
La fiecare atom de fosfor din cristalul de siliciu apare cte un electron liber.
La semiconductorul de tip N, electronii sunt purttori majoritari iar golurile sunt
purttori minoritari.
Si Si
Si
P
Electron liber de la atomul
de fosfor Si
-
CAPITOLUL 1. MATERIALE SEMICONDUCTOARE
6 AUXILIARUL CURRICULAR SE POATE ACCESA DE LA ADRESA http://eprofu.ro/electronica/
REZUMATUL CAPITOLULUI
Din punct de vedere al conductibilitii materialele semiconductoare se
situeaz ntre materialele conductoare care au un numr mare de electroni
(conduc foarte bine curentul electric) i materialele izolatoare care au un
numr foarte mic de electroni liberi (nu conduc curentul electric).
Atomii semiconductoarelor au patru electroni de valen.
Cele mai rspndite materiale semiconductoare sunt: Germaniul, Siliciul i
Carbonul dintre care Siliciul este cel mai larg utilizat.
n jurul nucleului unui atom de material semiconductor se formeaz trei benzi
de energie: banda de valen, banda interzis, banda de conducie.
Electronii liberi sunt electronii care la o anumit temperatur a cristalului
semiconductor pur trec din banda de valen n banda de conducie.
Golurile sunt locurile libere din banda de valen lsate de electronii liberi.
Dac la capetele unui cristal semiconductor se aplic o tensiune, n interiorul
cristalului apare un curent de electroni care reprezint deplasarea ordonat
a electronilor liberi spre polul pozitiv al sursei i un curent de goluri care
reprezint deplasarea ordonat a golurilor spre polul negativ al sursei.
Procedeul prin care unui cristal semiconductor i se adaug impuriti se
numete dopare.
Materialele semiconductoare de tip p se formeaz prin doparea cu atomi de
impurificare trivaleni (Aluminiu, Bor, Gali, Indiu).
ntr-un semiconductor de tip p purttorii majoritari sunt golurile iar purttorii
minoritari sun electronii liberi.
Materialele semiconductoare de tip n se formeaz prin doparea cu atomi de
impurificare pentavaleni (Arseniu, Fosfor, Bismut, Stibiu).
ntr-un semiconductor de tip n purttorii majoritari sunt electronii liberi iar
purttorii minoritari sun golurile.
Electronii sunt sarcini electrice negative iar golurile sunt sarcini electrice
pozitive.
-
AUXILIAR ELECTRONIC ANALOGIC COMPONENTE ELECTRONICE
7 AUXILIARUL CURRICULAR SE POATE ACCESA DE LA ADRESA http://eprofu.ro/electronica/
EVALUAREA CUNOTINELOR
I. ncercuiete varianta de rspuns corect.
1. Materialele semiconductoare au:
a. 3 electroni de valen;
b. 4 electroni de valen;
c. 5 electroni de valen.
2. Cel mai utilizat material semiconductor este:
a. siliciul;
b. germaniul;
c. carbonul.
3. Pentru a obine un semiconductor de tip p un cristal de siliciu pur se dopeaz cu:
a. trei electroni de valen;
b. patru electroni de valen;
c. cinci electroni de valen.
4. Pentru a obine un semiconductor de tip n un cristal de siliciu pur se dopeaz cu:
a. trei electroni de valen;
b. patru electroni de valen;
c. cinci electroni de valen.
II. Completai spaiile libere cu informaia corect.
1. ntr-un cristal semiconductor electronii liberi reprezint sarcinile
iar golurile reprezint sarcinile ..
2. ntr-un semiconductor de tip p electronii liberi sunt purttorii
iar golurile sunt purttorii ..
3. ntr-un semiconductor de tip n golurile sunt purttorii.
iar electronii liberi sunt purttorii ..
4. Procedeul prin care unui semiconductor i se adaug impuriti se numete
-
CAPITOLUL 2. JONCIUNEA PN.
8 AUXILIARUL CURRICULAR SE POATE ACCESA DE LA ADRESA http://eprofu.ro/electronica/
CAPITOLUL 2. JONCIUNEA PN.
2.1 REALIZAREA JONCIUNII PN
Dac dopm o jumtate dintr-un cristal de siliciu cu impuriti trivalente, iar cealalt
jumtate cu impuriti pentavalente se obin dou regiuni vecine cu tip diferit de
impurificare, o regiune de tip p i o regiune de tip n.
Jonciunea PN reprezint zona de contact dintre dou regiuni vecine, una de tip P i
una de tip N, create ntr-un monocristal pur (fig.2.1 a).
a. Structur PN iniial b. Formarea regiunii de barier
Figura 2.1 Structura semiconductorului n care s-a creat o jonciune PN
La formarea jonciunii PN electronii din regiunea N tind s ocupe golurile din
regiunea P i difuzeaz prin jonciune. Deoarece prin plecarea electronilor rmne
un surplus de sarcini electrice pozitive n vecintatea jonciunii spre regiunea N se
creeaz un spaiu ncrcat cu sarcini pozitive (ioni pentavaleni) (fig.2.1 b). n acelai
timp golurile din regiunea P se combin cu electronii care au strpuns jonciunea.
Prin sosirea electronilor apare un surplus de sarcini electrice negative iar n
vecintatea jonciunii spre regiunea P se creeaz un spaiu ncrcat cu sarcini
negative (ioni trivaleni) (fig.2.1 b).
Cele dou zone cu sarcini pozitive i negative formeaz regiunea de barier.
Aceste procese se desfoar pn cnd sarcina negativ total din regiunea de
barier mpiedic ali electroni s mai difuzeze prin aceast regiune (apare
fenomenul respingere a sarcinilor electrice de acelai potenial).
n regiunea de barier ntre sarcinile pozitive i negative apare un cmp de fore
numit cmp electric intern. Diferena de potenial al cmpului electric intern se
numete potenial de barier (Vp - tensiune de prag) i se exprim n voli.
Cmpul electric intern din regiunea de barier se comport ca o barier n calea
electronilor care tind s traverseze regiunea.
- goluri - electroni
regiunea P regiunea N jonciunea PN
-
+
regiune de barier
P N +
- - -
+ + +
-
AUXILIAR ELECTRONIC ANALOGIC COMPONENTE ELECTRONICE
9 AUXILIARUL CURRICULAR SE POATE ACCESA DE LA ADRESA http://eprofu.ro/electronica/
Valoarea tensiunii de prag depinde de materialul din care este construit cristalul de
semiconductor:
n cazul siliciului tensiunea de prag este de aproximativ 0,6 1,2 V;
n cazul germaniului tensiunea de prag este de aproximativ 0,2 0,6 V.
Pentru ca electronii s poat strbate regiunea de barier, trebuie s li se furnizeze
energie din exterior, care se face prin polarizarea jonciunii PN.
2.2 POLARIZAREA DIRECT A JONCIUNII PN
Prin polarizare se nelege aplicarea unei tensiunii continue la capetele celor dou
regiuni. La polarizarea direct borna plus (+) a sursei de alimentare se conecteaz
la regiunea P a jonciunii PN iar borna minus (-) a sursei se conecteaz la regiunea
N a jonciunii PN. Jonciunea se conecteaz n serie cu un rezistor R care limiteaz
valoarea curentului prin circuit pentru a nu deteriora jonciunea.
Figura 2.2 Polarizarea direct a jonciunii PN
Att timp ct valoarea tensiunii sursei de alimentare E este mai mic dect tensiunea
cmpului electric intern Eint prin jonciune nu circul curent (jonciunea este blocat).
Cnd tensiunea de polarizare depete valoarea tensiunii de prag a jonciunii se
creeaz un cmp electric extern Eext care strbate jonciunea de la P la N i care
este contrar cmpului electric intern al jonciunii. Astfel jonciunea PN este parcurs
de un curent direct ID dinspre regiunea P spre regiunea N, curent care crete
exponenial cu tensiunea aplicat jonciunii. n figura 2.4 sunt prezentate cteva
situaii practice de polarizare a jonciunii PN unde se observ cum crete valoarea
curentului prin jonciune la creterea valorii tensiunii de alimentare a jonciunii.
N E
int
Eext
E
ID
P
R
-
CAPITOLUL 2. JONCIUNEA PN.
10 AUXILIARUL CURRICULAR SE POATE ACCESA DE LA ADRESA http://eprofu.ro/electronica/
La polarizarea direct a jonciunii PN fenomenele se desfoar astfel (fig.2.3):
Minusul sursei de alimentare fiind conectat la regiunea negativ N respinge
electronii (care sunt sarcini negative i purttori majoritari in regiunea N) din
regiunea N spre regiunea P (se formeaz curentul de electroni). Tot borna
negativ a sursei de alimentare injecteaz un flux continuu de electroni ctre
regiunea negativ N prin circuitul exterior;
Sursa de alimentare ofer electronilor din regiunea N suficient energie ca
acetia s strbat regiunea de barier i s ajung n regiunea P. Cnd
electronii liberi ajung n aceast regiune nu mai au suficient energie s se
combine cu golurile din regiunea P i sunt atrai de borna pozitiv a sursei de
alimentare. Pe msur ce electronii prsesc regiunea P i se ndrept spre
borna pozitiv a sursei de alimentare prin circuitul exterior, n regiunea P
numrul de goluri crete;
Golurile din regiunea P strbat jonciunea PN i ajung n regiunea N (se
formeaz curentul de goluri). Deoarece numrul de goluri care strbat
jonciunea este mai mare dect numrul de electroni curentul de goluri
formeaz curentul direct ID care strbate jonciunea PN de la P spre N;
n concluzie, jonciunea PN la polarizare direct este strbtut de un
curent direct de la regiunea P spre regiunea N;
Deoarece numrul de electroni i goluri care ptrund n zona de barier cresc,
scad numrul de ioni pozitivi i negativi din zona de barier (electronii se
combin cu golurile). Aceast scdere duce la ngustarea regiunii de barier i
produce la capetele jonciunii PN o cdere de tensiune egal cu potenialul de
barier (tensiunea de prag).
Figura 2.3 Deplasarea fluxurilor de purttori la polarizarea direct a jonciunii PN
-
AUXILIAR ELECTRONIC ANALOGIC COMPONENTE ELECTRONICE
11 AUXILIARUL CURRICULAR SE POATE ACCESA DE LA ADRESA http://eprofu.ro/electronica/
Figura 2.4 Msurarea tensiunii i a curentului la polarizarea direct a jonciunii PN
Prin reprezentarea grafic a valorilor obinute n montajele din figura 2.4 se obine
caracteristica static a jonciunii PN pentru polarizarea direct (fig. 2.5).
Figura 2.5 Caracteristica static a jonciunii PN pentru polarizarea direct
UD
UP
0,7V
A B C
D
0
ID
A B
C D
-
CAPITOLUL 2. JONCIUNEA PN.
12 AUXILIARUL CURRICULAR SE POATE ACCESA DE LA ADRESA http://eprofu.ro/electronica/
2.3 POLARIZAREA INVERS A JONCIUNII PN
La polarizarea invers borna plus (+) a sursei de alimentare se conecteaz la
regiunea N a jonciunii PN iar borna minus (-) a sursei se conecteaz la regiunea P
a jonciunii PN. Jonciunea se conecteaz n serie cu un rezistor R care limiteaz
valoarea curentului prin circuit pentru a nu deteriora jonciunea.
Figura 2.6 Polarizarea invers a jonciunii PN
La polarizarea direct a jonciunii PN borna pozitiv a sursei de alimentare atrage
electronii din regiunea N spre captul din dreapta a regiunii iar n regiunea de barier
spre regiunea N apar ioni pozitivi suplimentari. n acelai timp borna negativ a
sursei de alimentare genereaz electroni liberi care se deplaseaz prin regiunea P
spre regiunea de blocare unde creeaz un surplus de ioni negativi.
n acest mod crete limea zonei de blocare iar purttorii majoritari scad semnificativ
pn cnd potenialul regiunii de blocare ajunge la valoarea tensiunii sursei de
alimentare E. Din acest moment curentul prin jonciune dispare aproape complet, cu
excepia unui curent invers foarte mic.
n concluzie, polarizarea invers a jonciunii PN determin apariia unui cmp electric
extern Eext mai mare i de acelai sens cu cmpul electric intern Eint, care se
ndreapt de la zona N spre zona P, care mpiedic deplasarea purttorilor de
sarcin majoritari dar favorizeaz deplasarea purttorilor de sarcin minoritari. Aceti
purttori de sarcin prin deplasarea lor formeaz curentul invers care este foarte
mic i este independent de valoarea tensiunii de alimentare. Valoarea curentului
invers depinde numai de temperatura jonciunii.
Eext
E
IINV
P
R
E
int N
-
AUXILIAR ELECTRONIC ANALOGIC COMPONENTE ELECTRONICE
13 AUXILIARUL CURRICULAR SE POATE ACCESA DE LA ADRESA http://eprofu.ro/electronica/
n figura 2.7 sunt prezentate cteva situaii practice de polarizare invers a jonciunii
PN iar n figura 2.8 este prezentat caracteristica static a jonciunii PN pentru
polarizarea invers.
Figura 2.7 Msurarea tensiunii i a curentului la polarizarea invers a jonciunii PN
Figura 2.8 Caracteristica static a jonciunii PN pentru polarizarea invers
USTR reprezint tensiunea invers de strpungere a jonciunii PN (n acest caz 50V)
UINV
USTR
A B C
D
0
IINV
A B
C D
-
CAPITOLUL 2. JONCIUNEA PN.
14 AUXILIARUL CURRICULAR SE POATE ACCESA DE LA ADRESA http://eprofu.ro/electronica/
n figura 2.9 este reprezentat graficul caracteristicii statice complete a jonciunii PN.
Figura 2.9 Caracteristica static a jonciunii PN
Caracteristica static a jonciunii PN este reprezentarea grafic a relaiei tensiune
curent ce caracterizeaz aceast jonciune. n figura 2.9 este reprezentat graficul
complet al caracteristicii statice n ambele situaii de polarizare.
ZONA I corespunde polarizrii directe cnd jonciunea PN permite trecerea
curentului electric prin ea. Jonciunea se deschide i permite trecerea curentului
electric cnd tensiunea pe jonciune depete tensiunea de prag (Up).
n aceast zon de funcionare jonciunea are urmtoarele caracteristici:
Tensiunea la bornele jonciunii este aproximativ constant n jurul valorii
tensiunii de prag i nu crete odat cu tensiunea de alimentare;
Curentul prin jonciune are valoare mare i este dependent de valoarea
rezistorului conectat n serie cu jonciunea;
Rezistena electric a jonciunii este foarte mic.
UD
[V]
0,7V
ID
[mA]
UINV
UST
0
IINV
[A]
UP
ZONA I
ZONA II
ID max
IINV max
IINV
-
AUXILIAR ELECTRONIC ANALOGIC COMPONENTE ELECTRONICE
15 AUXILIARUL CURRICULAR SE POATE ACCESA DE LA ADRESA http://eprofu.ro/electronica/
ZONA II corespunde polarizrii inverse cnd jonciunea PN nu permite trecerea
curentului electric prin ea. Jonciunea este blocat iar curentul care circul prin
jonciune este foarte mic i depinde doar de temperatura jonciunii i natura
semiconductorului. Acest curent numit i curent invers este de ordinul
nanoamperilor (10-9 A) pentru Si i de ordinul microamperilor (10-6 A) pentru Ge. n
aceast zon de funcionare jonciunea are urmtoarele caracteristici:
Tensiunea la bornele jonciunii este aproximativ egal cu valoarea tensiunii de
alimentare crete odat cu aceasta;
Curentul prin jonciune are valoare foarte mic i nu depinde de valoarea
tensiunii de alimentare att timp ct acesta nu depete valoare tensiunii de
strpungere a semiconductorului;
Rezistena electric a jonciunii este foarte mare.
La extremitile celor dou zone se gsesc zonele care limiteaz funcionarea
jonciunii PN n parametrii normali, astfel:
La extremitatea zonei I cnd jonciunea este polarizat direct dac se
depete valoare curentului direct maxim (ID max) jonciunea se
supranclzete i se distruge. Pentru a preveni aceast situaie se calculeaz
corect rezistena i puterea electric a rezistorului care se conecteaz n serie
cu jonciunea. Aceast valoare se calculeaz n funcie de valoarea tensiunii
de alimentare i a curentului maxim admis prin jonciune;
La extremitatea zonei II cnd jonciunea este polarizat invers dac se
depete valoare tensiunii de strpungere (UST) curentul prin jonciune
crete foarte mult fapt care duce la supranclzirea i distrugerea jonciunii.
Pentru a preveni aceast situaie se urmrete ca valoarea tensiunii de
alimentare s nu depeasc valoarea tensiunii de strpungere pentru care a
fost proiectat jonciunea, n situaia n care jonciunea este polarizat invers.
-
CAPITOLUL 2. JONCIUNEA PN.
16 AUXILIARUL CURRICULAR SE POATE ACCESA DE LA ADRESA http://eprofu.ro/electronica/
REZUMATUL CAPITOLULUI
Jonciunea PN este o structur fizic obinut prin doparea unui monocristal
semiconductor pur cu impuriti trivalente i pentavalente.
Jonciunea PN reprezint zona de contact dintre dou regiuni vecine, una de
tip P i una de tip N.
Jonciunea PN are trei regiuni: dou regiuni neutre de tip p i de tip n ntre
care se afl o regiune de trecere numit i regiune de blocare sau regiune
golit.
Prin polarizarea jonciunii se nelege alimentarea cu tensiune a jonciunii
prin conectarea celor dou regiuni neutre P i N la bornele unei surse de
tensiune continu.
La polarizarea direct regiunea P se conecteaz la borna pozitiv a sursei
iar regiunea N se conecteaz la borna negativ a sursei de alimentare.
La polarizarea invers regiunea P se conecteaz la borna negativ a sursei
iar regiunea N se conecteaz la borna pozitiv a sursei de alimentare.
Tensiunea de prag (potenialul de barier) reprezint tensiunea minim la
care jonciunea permite la polarizarea direct trecerea curentului electric.
La cristalul de siliciu tensiunea de prag este 0,6 1,2 V iar la cristalul de
germaniu tensiunea de prag este 0,2 0,6 V.
La polarizarea direct a jonciunii PN regiunea golit se ngusteaz iar la
polarizarea invers regiunea golit se lrgete.
Cnd se polarizeaz o jonciune se conecteaz n circuitul electric n serie cu
un rezistor care are rolul de a limita curentul electric prin jonciune.
La polarizarea direct rezistena electric a jonciunii este foarte mic i n
momentul n care tensiunea pe jonciune depete tensiunea de prag prin
jonciune circul un curent mare (numit i curent direct) dinspre zona P spre
zona N.
La polarizarea invers rezistena electric a jonciunii este foarte mare iar prin
jonciune circul un curent foarte mic (numit i curent invers) dinspre zona N
spre zona P.
Pentru a preveni deteriorarea jonciunii PN se ine cont de valoarea maxim a
curentului direct i valoarea tensiunii inverse maxime ( tensiune de
strpungere).
-
AUXILIAR ELECTRONIC ANALOGIC COMPONENTE ELECTRONICE
17 AUXILIARUL CURRICULAR SE POATE ACCESA DE LA ADRESA http://eprofu.ro/electronica/
EVALUAREA CUNOTINELOR
I ncercuiete varianta de rspuns corect.
1. Jonciunea PN se formeaz la:
a. Recombinarea electronilor cu golurile;
b. Ciocnirea unui neutron i proton;
c. Limita de separare ale semiconductoarelor de tip P i tip N.
2. Regiunea golit const n:
a. Purttori majoritari;
b. Purttori minoritari;
c. Ioni pozitivi i negativi.
3. Polarizarea nseamn:
a. Intensitatea curentului ce strbate jonciunea;
b. Tensiunea electric dintre zonele P i N ale jonciunii PN;
c. Tensiunea electric continu aplicat la zonele P i N ale jonciunii.
4. Tensiune de prag reprezint:
a. Tensiunea minim la care jonciunea permite trecerea curentului;
b. Tensiunea minim la care jonciunea blocheaz trecerea curentului;
c. Tensiunea maxim la care jonciunea permite trecerea curentului.
5. La polarizarea direct a jonciunii PN:
a. Borna pozitiv a sursei de alimentare se conecteaz la zona N;
b. Borna pozitiv a sursei de alimentare se conecteaz la zona P;
c. Borna pozitiva a sursei de alimentare se poate conecta la orice zon.
6. La polarizarea invers a jonciunii PN:
a. Borna pozitiv a sursei de alimentare se conecteaz la zona N;
b. Borna pozitiv a sursei de alimentare se conecteaz la zona P;
c. Borna pozitiva a sursei de alimentare se poate conecta la orice zon.
7. La polarizarea direct a jonciunii PN:
a. Curentul prin jonciune este mare i tensiunea pe jonciune este mic;
b. Curentul prin jonciune este mic i tensiunea pe jonciune este mare;
c. Curentul i tensiunea sunt mari.
8. La polarizarea invers a jonciunii PN:
a. Curentul prin jonciune este mare i tensiunea pe jonciune este mic;
b. Curentul prin jonciune este mic i tensiunea pe jonciune este mare;
c. Curentul i tensiunea sunt mari.
-
CAPITOLUL 3. DIODA SEMICONDUCTOARE.
18 AUXILIARUL CURRICULAR SE POATE ACCESA DE LA ADRESA http://eprofu.ro/electronica/
CAPITOLUL 3. DIODA SEMICONDUCTOARE.
3.1 STRUCTURA I SIMBOLUL DIODEI
Dioda semiconductoare - este un dispozitiv electronic format dintr-o jonciune
PN prevzut cu dou contacte metalice ataate la cele dou zone numite Anod (+)
i Catod(-). Acest ansamblu este introdus ntr-o capsul cu rol de protecie i de
transfer al cldurii degajate n timpul funcionrii.
Figura 3.1 Structura i simbolul grafic al diodei
Materialele utilizate pentru construcia jonciunii PN sunt metale semiconductoare
(Germaniu i Siliciu).
Capsulele diodelor pot fi din plastic, din sticl sau metalice.
Figura 3.2 Capsule de diode uzuale
Simbolurile diodelor utilizate frecvent n circuitele electronice sunt prezentate mai jos:
DIODA REDRESOARE DIOADA STABILIZATOARE
DIODA CU CONTACT DIODA DE COMUTAIE
PUNCTIFORM
DIODA VARICAP DIODA TUNEL
-
AUXILIAR ELECTRONIC ANALOGIC COMPONENTE ELECTRONICE
19 AUXILIARUL CURRICULAR SE POATE ACCESA DE LA ADRESA http://eprofu.ro/electronica/
3.2 TESTAREA DIODELOR
a. Verificarea diodelor se face cu multimetru digital prin dou metode:
1. Se msoar rezistena diodei n ambele sensuri.
Dioda funcioneaz dac ntr-un sens aparatul indic rezisten mic (pe display este
afiat un numr) iar n cellalt sens indic rezisten foarte mare (pe display este
afiat I. sau .0L).
Pentru msurarea rezistenei jonciunii diodei, comutatorul multimetrului se fixeaz
pe domeniul ohmi pe poziia 2M sau 20M
2. Se msoar tensiunea la bornele diodei n ambele sensuri.
Dioda funcioneaz dac ntr-un sens aparatul indic 0,7 V iar n cellalt sens indic
0 V.
Pentru msurarea tensiunii pe diod, comutatorul multimetrului se fixeaz pe poziia
. Dac multimetrul este prevzut cu buton de selecie a funciei se
activeaz butonul de selecie pn apare pe display simbolul diodei.
b. Identificarea terminalelor diodei semiconductoare se face prin dou metode:
1. Vizual - n funcie de tipul capsulei:
La diodele n capsul de plastic i de sticl terminalul spre care este o band
colorat reprezint Catodul(-);
La diodele n capsul metalic terminalul care este n legtur direct cu
corpul diodei reprezint Catodul(-).
Figura 3.3 Identificarea terminalelor diodei in funcie de tipul capsulei
2. Prin msurarea rezistenei sau a tensiunii pe diod cu multimetrului digital:
Se conecteaz tastele multimetrului la bornele diodei n sensul n care acesta indic
rezisten mic sau indic tensiune. n aceast situaie borna + (plus) a
multimetrului este conectat la anodul diodei (+) iar borna (minus) a
multimetrului este conectat la catodul diodei (-).
-
CAPITOLUL 3. DIODA SEMICONDUCTOARE.
20 AUXILIARUL CURRICULAR SE POATE ACCESA DE LA ADRESA http://eprofu.ro/electronica/
LUCRARE DE LABORATOR
VERIFICAREA I IDENTIFICAREA TERMINALELOR UNEI DIODE.
OBIECTIVE:
o Verificarea diodei semiconductoare;
o Identificarea terminalelor diodei cu multimetru digital.
RESURSE:
o Multimetru digital;
o Diode redresoare 1N4007.
DESFURAREA LUCRRII:
1. Se verific dioda prin msurarea rezistenei jonciunii parcurgnd etapele:
Se fixeaz comutatorul multimetrului pe poziia ;
Se conecteaz tastele multimetrului la bornele diodei n ambele sensuri (se
schimb poziia terminalelor diodei fa de tastele multimetrului);
a. b.
Figura 3.4 Msurarea rezistenei jonciunii diodei n ambele sensuri
Se observ c ntr-un sens ohmmetrul indic rezisten (fig. 3.4 a) iar n
cellalt sens ohmmetrul indic rezisten foarte mare (fig.3.4 b);
Dac n ambele sensuri ohmmetrul indic rezisten atunci jonciunea diodei
este strpuns;
Dac n ambele sensuri ohmmetrul indic rezisten foarte mare atunci
jonciunea diodei este ntrerupt.
-
AUXILIAR ELECTRONIC ANALOGIC COMPONENTE ELECTRONICE
21 AUXILIARUL CURRICULAR SE POATE ACCESA DE LA ADRESA http://eprofu.ro/electronica/
2. Se verific dioda prin msurarea tensiunii pe jonciune parcurgnd etapele:
Se fixeaz comutatorul multimetrului pe poziia diod;
Se activeaz butonul de selecie buzer / diod pn apare afiat pe display
simbolul diodei;
Se conecteaz tastele multimetrului la bornele diodei n ambele sensuri (se
schimb poziia terminalelor diodei fa de tastele multimetrului);
a b
Figura 3.5 Msurarea tensiunii pe jonciunea diodei n ambele sensuri
Se observ c ntr-un sens multimetrul indic tensiune 0,5 V (fig. 3.5 a) iar
n cellalt sens multimetrul nu indic tensiune 0 V (fig.3.5 b);
3. Se identific terminalele diodei astfel:
Se conecteaz tastele multimetrului la terminalele diodei n sensul n care
acesta indic rezisten electric (fig. 3.4 a) sau indic tensiune (fig. 3.5 a).
Terminalul la care este conectat tasta + (plus) a multimetrului este anodul
(+) diodei.
-
CAPITOLUL 3. DIODA SEMICONDUCTOARE.
22 AUXILIARUL CURRICULAR SE POATE ACCESA DE LA ADRESA http://eprofu.ro/electronica/
3.3 POLARIZAREA DIODELOR
Dioda redresoare, dioda cu contact punctiform, dioda de comutaie, dioda tunel se
polarizeaz direct.
Dioda stabilizatoare, dioda varicap se polarizeaz invers.
Prin polarizare se nelege aplicarea la terminalele diodei a unei tensiuni continue.
Polarizarea poate fi direct i invers.
Polarizare direct - const n conectarea bornei (+) a sursei la Anodul (+) diodei i
a bornei (-) a sursei la Catodul (-) diodei.
O diod este polarizat direct i n situaia n care anodul este mai pozitiv dect
catodul .
LA POLARIZARE DIRECT DIODA INTR N CONDUCIE I PERMITE
TRECEREA CURENTULUI ELECTRIC PRIN EA.
Polarizare invers - const n conectarea bornei (+) a sursei la Catodul (-) diodei i
a bornei (-) a sursei la Anodul (+) diodei.
O diod este polarizat invers i n situaia n care anodul este mai negativ dect
catodul .
LA POLARIZARE INVERS DIODA SE BLOCHEAZ I NU PERMITE TRECEREA
CURENTULUI ELECTRIC PRIN EA.
Tensiunea de prag - este tensiunea minim cu care trebuie s fie polarizat o diod
pentru a intra n conducie.
Pentru diodele cu siliciu tensiunea de prag are valoarea 0,6 V iar pentru cele cu
germaniu are valoarea 0,2 V.
Figura 4.2.3 Polarizarea jonciunii PN
Figura 3.6 Polarizarea diodei semiconductoare
-
AUXILIAR ELECTRONIC ANALOGIC COMPONENTE ELECTRONICE
23 AUXILIARUL CURRICULAR SE POATE ACCESA DE LA ADRESA http://eprofu.ro/electronica/
3.4 PARAMETRII CARACTERISTICI DIODELOR
a. Parametrii caracteristici diodei redresoare:
Tensiunea continu direct [VF] reprezint tensiunea la bornele diodei n
conducie direct, pentru un anumit curent precizat IF;
Curentul direct continuu [IF] reprezint curentul continuu admis n regim
permanent care trece prin diod, n absena componentei alternative;
Tensiunea direct la vrf [VFM] reprezint valoarea maxim a tensiunii
sinusoidale la bornele diodei n conducie direct, pentru un curent maxim
precizat IFM;
Curentul direct la vrf [IFM] reprezint valoarea maxim a curentului semi-
sinusoidal n sens direct, n regim permanent;
Tensiunea invers maxim de vrf [VRRM] reprezint tensiunea invers
maxim la care poate rezista dioda, atunci cnd aceast tensiune este atins
n mod repetat;
Curentul direct maxim de vrf [IFRM] reprezint valoarea instantanee
maxim a curentului direct, n regim permanent, incluznd toi curenii
tranzitorii n absena polarizrii continue;
Curentul direct de vrf de suprasarcin accidental [IFSM] reprezint
valoarea de vrf a unui impuls de curent direct, ce trece accidental prin diod
ntr-ul interval de timp foarte scurt (10 ms);
Tensiunea de strpungere [VBR] reprezint valoarea minim a tensiunii la
care are loc distrugerea diodei;
Puterea disipat [Pdmax] reprezint valoarea maxim a puterii disipate, fr
ca aceast putere s distrug dioda Pdmax = VFM IFM;
Temperatura maxim a jonciunii [Tjmax] reprezint temperatura maxim a
jonciunii PN. Pentru diodele cu siliciu: Tjmax = (- 55C ..+175C)
Tabel 3.1 - Date de catalog pentru diode redresoare din familia 1N4001-1N4007
DIOD VRRM[V] IFRM[A] IFSM[A] VF[V] IF[A] Pdmax[W]
1N4001 50 10 30 1,1 1 3
1N4005 600 10 30 1,1 1 3
1N4007 1000 10 30 1,1 1 3
-
CAPITOLUL 3. DIODA SEMICONDUCTOARE.
24 AUXILIARUL CURRICULAR SE POATE ACCESA DE LA ADRESA http://eprofu.ro/electronica/
b. Parametrii caracteristici diodei stabilizatoare:
Tensiunea nominal de stabilizare [VZT] reprezint tensiunea aplicat n
sens invers la bornele diodei, care rmne aproximativ constant cnd
curentul ia valori ntr-un anumit domeniu;
Curentul de control al tensiunii stabilizate [IZT] reprezint curentul de control
al tensiunii stabilizate;
Curentul de stabilizare maxim [IZM] reprezint limita superioar a curentului
de stabilizare peste care funcionarea diodei nu mai este garantat. Curentul
de stabilizare maxim nu apare n toate cataloagele, dar mai poate fi calculat
cu aproximaie utiliznd formula: =
;
Curentul de stabilizare minim [IZK] reprezint limita inferioar a curentului de
stabilizare sub care funcionarea diodei nu mai este garantat;
Impedana Zener [ZZT] reprezint valoarea n ohmi a impedanei dinamice
corespunztoare curentului de control al tensiunii de stabilizare (se msoar
n regim variabil =
).
Tabel 3.2 - Date de catalog pentru diode Zener din familia BZX85C cu PD = 1,3 W
DIOD VZT[V] IZT[mA] ZZT[] ZZK[] IZK[mA] IZM[mA]
BZX85C 4V7 4,7 45 13 600 1 193
BZX85C 5V1 5,1 45 10 500 1 178
BZX85C 5V6 5,6 45 7 400 1 162
BZX85C 9V1 9,1 25 5 200 0,5 100
BZX85C 10 10 25 7 200 0,5 91
BZX85C 12 12 20 9 350 0,5 76
BZX85C 15 15 15 15 500 0,5 61
-
AUXILIAR ELECTRONIC ANALOGIC COMPONENTE ELECTRONICE
25 AUXILIARUL CURRICULAR SE POATE ACCESA DE LA ADRESA http://eprofu.ro/electronica/
SIMULARE CU AJUTORUL CALCULATORULUI
CARACTERISTICA STATIC A DIODEI REDRESOARE
OBIECTIVE:
o Realizarea cu ajutorul programului de simulare a circuitelor de
polarizare a diodei;
o Trasarea caracteristicii statice n funcie de valorile msurate n circuitul
simulat.
RESURSE:
o Calculator;
o Program de simulare scheme electronice.
DESFURAREA LUCRRII:
1. Se realizeaz cu simulatorul schema din figura 3.7;
Figura 3.7 Circuite de polarizare direct i invers a diodei redresoare
Cnd comutatorul K este pe poziia 1, dioda D1 este polarizat direct. Tensiunea pe
diod i curentul prin diod sunt indicate de voltmetrul Ud respectiv ampermetrul Id.
Cnd comutatorul K este pe poziia 2, dioda D1 este polarizat invers. Tensiunea pe
diod i curentul prin diod sunt indicate de voltmetrul Ui respectiv ampermetrul Ii.
-
CAPITOLUL 3. DIODA SEMICONDUCTOARE.
26 AUXILIARUL CURRICULAR SE POATE ACCESA DE LA ADRESA http://eprofu.ro/electronica/
2. Se fixeaz comutatorul K pe poziia 1 i se regleaz sursa V1 la valorile indicate n
tabel. n fiecare caz se simuleaz funcionarea i se noteaz n tabelul 3.3 valoarea
tensiunii indicate de voltmetrul Ud i a curentului indicat de ampermetrul Id;
Tabelul 3.3
V1[V] 0,2 0,5 4 10 20
Ud[V]
Id[mA]
3. Se fixeaz comutatorul K pe poziia 2 i se regleaz sursa V2 la valorile indicate n
tabel. n fiecare caz se simuleaz funcionarea i se noteaz n tabelul 3.4 valoarea
tensiunii indicate de voltmetrul Ui i a curentului indicat de ampermetrul Ii;
Tabelul 3.4
V2[V] 20 53 55 60 70
Ui[V]
Ii[mA]
4. Pe baza datelor din cele dou tabele se traseaz prin puncte caracteristica static
direct i caracteristica static invers a diodei redresoare n sistemul de coordonate
reprezentat n figura 3.8.
Figura 3.8 Graficul caracteristicii statice directe i inverse a diodei redresoare
0
UI[V] UD[V]
II[mA]
ID[mA]
-
AUXILIAR ELECTRONIC ANALOGIC COMPONENTE ELECTRONICE
27 AUXILIARUL CURRICULAR SE POATE ACCESA DE LA ADRESA http://eprofu.ro/electronica/
CARACTERISTICA STATIC A DIODEI STABILIZATOARE
OBIECTIVE:
o Realizarea cu ajutorul programului de simulare a circuitelor de
polarizare a diodei;
o Trasarea caracteristicii statice n funcie de valorile msurate n circuitul
simulat.
RESURSE:
o Calculator;
o Program de simulare scheme electronice.
DESFURAREA LUCRRII:
1. Se realizeaz cu simulatorul schema din figura 3.9;
Figura 3.9 Circuite de polarizare direct i invers a diodei stabilizatoare
Cnd comutatorul K este pe poziia 1, dioda D1 este polarizat direct. Tensiunea pe
diod i curentul prin diod sunt indicate de voltmetrul Ud respectiv ampermetrul Id.
Cnd comutatorul K este pe poziia 2, dioda D1 este polarizat invers. Tensiunea pe
diod i curentul prin diod sunt indicate de voltmetrul Ui respectiv ampermetrul Ii.
-
CAPITOLUL 3. DIODA SEMICONDUCTOARE.
28 AUXILIARUL CURRICULAR SE POATE ACCESA DE LA ADRESA http://eprofu.ro/electronica/
2. Se fixeaz comutatorul K pe poziia 1 i se regleaz sursa V1 la valorile indicate n
tabel. n fiecare caz se simuleaz funcionarea i se noteaz n tabelul 3.5 valoarea
tensiunii indicate de voltmetrul Ud i a curentului indicat de ampermetrul Id;
Tabelul 3.5
V1[V] 0,5 1 5 10 15
Ud[V]
Id[mA]
3. Se fixeaz comutatorul K pe poziia 2 i se regleaz sursa V2 la valorile indicate n
tabel. n fiecare caz se simuleaz funcionarea i se noteaz n tabelul 3.6 valoarea
tensiunii indicate de voltmetrul Ui i a curentului indicat de ampermetrul Ii;
Tabelul 3.6
V2[V] 3 5 7 10 15
Ui[V]
Ii[mA]
4. Pe baza datelor din cele dou tabele se traseaz prin puncte caracteristica static
direct i caracteristica static invers a diodei stabilizatoare n sistemul de
coordonate reprezentat n figura 3.10.
Figura 3.10 Graficul caracteristicii statice directe i inverse a diodei Zener
0
UI[V] UD[V]
II[mA]
ID[mA]
-
AUXILIAR ELECTRONIC ANALOGIC COMPONENTE ELECTRONICE
29 AUXILIARUL CURRICULAR SE POATE ACCESA DE LA ADRESA http://eprofu.ro/electronica/
3.5 FUNCIONAREA DIODEI REDRESOARE N CIRCUIT.
3.5.1 FUNCIONAREA DIODELOR N CIRCUITE DE CURENT CONTINUU.
Dac plasm o diod cu anodul (+) spre borna (+) a unei surse de alimentare,
dioda intr n conducie i permite trecerea curentului prin ea.
Dac plasm o diod cu catodul (-) spre borna (+) a unei surse de alimentare, dioda
se blocheaz i NU permite trecerea curentului prin ea.
n figura 3.11 dioda este n conducie, permite trecerea curentului electric prin ea,
lampa H lumineaz.
Figura 3.11 Diod n circuit de curent continuu - polarizat direct
n figura 3.12 dioda este blocat, NU permite trecerea curentului electric prin ea,
lampa H NU lumineaz.
Figura 3.12 Diod n circuit de curent continuu - polarizat invers
-
CAPITOLUL 3. DIODA SEMICONDUCTOARE.
30 AUXILIARUL CURRICULAR SE POATE ACCESA DE LA ADRESA http://eprofu.ro/electronica/
3.5.2 FUNCIONAREA DIODELOR N CIRCUITE DE CURENT ALTERNATIV.
Dioda redresoare transform tensiunea alternativ n tensiune continu
(redreseaz).
Dac plasm o diod cu anodul (+) spre sursa de tensiune alternativ, dioda permite
s treac prin ea semialternanele pozitive (fig.3.13).
Dac plasm o diod cu catodul (-) spre sursa de tensiune alternativ, dioda permite
s treac prin ea semialternanele negative (fig.3.14).
Figura 3.13 Redresarea semialternanelor pozitive
Figura 3.14 Redresarea semialternanelor negative
-
AUXILIAR ELECTRONIC ANALOGIC COMPONENTE ELECTRONICE
31 AUXILIARUL CURRICULAR SE POATE ACCESA DE LA ADRESA http://eprofu.ro/electronica/
3.6 FUNCIONAREA DIODEI STABILIZATOARE N CIRCUIT
a. Generaliti.
Dioda stabilizatoare (Zener) menine la ieirea unui circuit de curent continuu
tensiunea constant (stabilizat) n condiiile n care se modific, ntre anumite limite,
valoarea tensiunii de intrare sau a curentului de sarcin (curent absorbit de
consumator).
Dioda stabilizatoare se polarizeaz invers.
Simbolul diodei Zener.
Diodele stabilizatoare se construiesc n capsul din sticl, plastic sau metalic
Figura 3.15 Diode stabilizatoare de tensiune
b. Conectarea diodei n circuit.
Dioda stabilizatoare se utilizeaz numai n circuite de curent continuu i se
polarizeaz ntotdeauna invers. Pentru limitarea curentului prin diod la funcionarea
stabilizatorului n gol (fr rezisten de sarcin), dioda stabilizatoare se
conecteaz n circuit n serie cu un rezistor (Rz). Tensiunea de ieire a circuitului de
stabilizare se culege de la bornele diodei Zener.
Figura 3.16 Polarizarea diodei stabilizatoare de tensiune
Anod (+) Catod (-)
-
CAPITOLUL 3. DIODA SEMICONDUCTOARE.
32 AUXILIARUL CURRICULAR SE POATE ACCESA DE LA ADRESA http://eprofu.ro/electronica/
c. Algoritmul de calcul a elementelor de circuit.
n circuitul din figura 3.16 se cunoate:
LED-ul este rou cu: ULED = 1,8 V ; ILED = 10 mA ;
dioda DZ este BZX85C 5V1 cu: VZT = 5,1 V ; IZT = 45 mA ; IZK = 1mA ; IZM = 178 mA.
Pentru circuitul din figura 3.16 se pot scrie relaiile:
() = + () = () = + ()
Pentru calculul elementelor de circuit se parcurg etapele:
1. Se calculeaz valoarea rezistenei de sarcin Rs :
=[][]
[] =
,,
= (5)
unde: Us = VZT = 5,1 V; Is = ILED = 10 mA;
2. Se calculeaz valoarea rezistenei de limitare Rz dac se cunoate valoarea
maxim a tensiunii de intrare Ui (se consider Ui=27 V) :
=
=
,
= ()
Rz = 150 (prima valoare superioar standardizat).
Cnd se calculeaz Rz se consider c valoarea curentului prin dioda Zener este
maxim, stabilizatorul funcioneaz fr sarcin (cu ieirea n gol);
3. Se calculeaz valoarea minim a tensiunii de intrare care poate fi stabilizat
de dioda Zener:
= + = ( + ) +
= ( + ) + , = , + , = , ()
La calculul tensiunii de intrare minime se ia n considerare curentul minim de care
are nevoie dioda ca s stabilizeze i curentul de sarcin necesar funcionrii
consumatorului;
4. Dac se cunoate valoarea rezistenei de limitare Rz, se calculeaz valoarea
maxim a tensiunii de intrare care poate fi stabilizat de dioda Zener:
= + = + ()
-
AUXILIAR ELECTRONIC ANALOGIC COMPONENTE ELECTRONICE
33 AUXILIARUL CURRICULAR SE POATE ACCESA DE LA ADRESA http://eprofu.ro/electronica/
3.7 DIODE DE UZ SPECIAL
3.7.1 DIODE STABILIZATOARE DE CURENT
Sunt diode care menin curentul constant ntre anumite limite la modificarea tensiunii
din circuit. Se polarizeaz direct cu tensiuni cuprinse ntre 1,5 V i 6 V .
Seria de diode 1N5283 1N5314 au curentul de stabilizare cuprins ntre 0,2 - 4,7
mA.
Simbolul diodei stabilizatoare de curent
3.7.2 DIODE CU CONTACT PUNCTIFORM
Figura 3.17 Diode cu contact punctiform
Diodele cu contact punctiform sunt diode cu capacitatea total foarte mic (sub 1 pF)
fiind utilizate n domeniul frecvenelor nalte i ultranalte, ca detectoare i
schimbtoare de frecven, putnd fi folosite i n regim de impulsuri, ca diode de
comutaie.
Tensiunea de deschidere UF este mai mare ca la diodele redresoare, ajunge pn la
2 V.
Se polarizeaz direct i se noteaz cu AA112----AA118, EFD 103, EFD 109etc.
Structura unei diode cu contact
punctiform: 1- capsul de sticl;
2-electrozi metalici;
3-semiconductor de tip n;
4-conductor subire de wolfram.
Anod Catod
-
CAPITOLUL 3. DIODA SEMICONDUCTOARE.
34 AUXILIARUL CURRICULAR SE POATE ACCESA DE LA ADRESA http://eprofu.ro/electronica/
3.7.3 DIODE DE COMUTAIE
La aceste diode rspunsul la schimbarea condiiilor de polarizare este foarte rapid.
Timpul de comutaie din starea de blocare n cea de conducie i invers este foarte
mic.
1N4148 reprezint o familie de diode de comutaie
Figura 3.18 Diod de comutaie
Dioda Schottky este o diod de comutaie rapid cu timpul de comutaie de 50 ps.
Dioda se polarizeaz direct, iar tensiunea de deschidere a diodei este de 0,3 V.
1N5817 1N5819 ; SK ; SR
3.7.4 DIODE VARICAP (VARACTOR)
Aceste diode se polarizeaz invers i i modific capacitatea odat cu modificare
tensiunii. Diodele varicap se comport n circuit ca nite condensatoare variabile
comandate n tensiune. Capacitatea unei diode varicap se modific de la ordinul pF
pn la zeci de pF.
Simbolul diodei varicap
Diodele varicap se noteaz cu BB 101, 102..201etc.
Figura 3.19 Diode varicap
-
AUXILIAR ELECTRONIC ANALOGIC COMPONENTE ELECTRONICE
35 AUXILIARUL CURRICULAR SE POATE ACCESA DE LA ADRESA http://eprofu.ro/electronica/
3.7.5 DIODE TUNEL (ESAKI)
Dioda tunel este un dispozitiv electronic cu rezisten dinamic negativ.
Pn la o anumit valoare a tensiunii de polarizare (UP tensiunea de pic) dioda
tunel funcioneaz ca o diod normal (curentul prin diod crete odat cu tensiunea
de polarizare).
Dac tensiunea de polarizare a diodei crete peste o anumit valoare (de la UP la
UV- tensiunea de vale) , curentul prin diod scade ( acest fenomen poart numele de
rezisten negativ).
Dac tensiunea de polarizare crete i mai mult (peste tensiunea UV) dioda tunel
funcioneaz iari ca diod normal.
Deci dioda tunel se polarizeaz direct i are 3 zone distincte de funcionare.
Figura 3.20 Diode tunel
Familii de diode tunel: 1N3713.1N3721 ; 1N 2927 ; 1N3149
Dioda tunel se utilizeaz n circuite electronice de amplificare, oscilaie i comutaie.
-
CAPITOLUL 3. DIODA SEMICONDUCTOARE.
36 AUXILIARUL CURRICULAR SE POATE ACCESA DE LA ADRESA http://eprofu.ro/electronica/
3.7.6 DIODE GUNN
Diodele Gunn sunt componente specifice generatoarelor de microunde i
funcioneaz prin efectul Gunn, adic prin apariia unei oscilaii de foarte nalt
frecven n semiconductoare omogene, la trecerea unui curent prin acestea.
Necesit tensiuni de alimentare mici (5 10V) i pot produce oscilaii de pn la 30
GHz la puteri de 100 mW.
Diodele Gunn sunt dispozitive active n domeniul microundelor, care funcioneaz ca
un convertor a tensiunii continue ntr-o tensiune oscilant de nalt frecven.
Figura 3.21 Diode GUNN
Familii de diode GUNN: MG 1001 MG1061
Se utilizeaz ca oscilatoare de mic i medie putere; ca amplificatoare de microunde,
cuptoare cu microunde, detectoare de micare, detectoare radar, radare militare.
3.7.8 DIODE PIN
O diod PIN este format din dou regiuni, n i p, separate de un strat intrinsec de
siliciu.
Figura 3.22 Diode PIN
n polarizare direct, funcioneaz ca o rezisten variabil, comandat n curent.
n polarizare invers, funcioneaz ca o capacitate relativ constant.
Familii de diode PIN: BAR 63-04W, BAR 63-05W, BAR 63-06W
Se utilizeaz n special n circuitele de radiofrecven, ca atenuatoare comandabile.
Se mai utilizeaz n domeniul microundelor, drept comutator comandat n tensiune
continu de variaiile rapide ale tensiunii de polarizare, sau ca dispozitiv de
modulare.
Intrinsec
P
N
ANOD
CATOD
-
AUXILIAR ELECTRONIC ANALOGIC COMPONENTE ELECTRONICE
37 AUXILIARUL CURRICULAR SE POATE ACCESA DE LA ADRESA http://eprofu.ro/electronica/
REZUMATUL CAPITOLULUI
Dioda semiconductoare - este un dispozitiv electronic format dintr-o
jonciune PN prevzut cu dou contacte metalice ataate la cele dou zone
numite Anod (+) i Catod(-).
Dioda funcioneaz dac ntr-un sens ohmmetrul digital indic rezisten mic
(pe display este afiat un numr) iar n cellalt sens indic rezisten foarte
mare (pe display este afiat I. sau .0L).
La diodele n capsul de plastic i de sticl terminalul spre care este o band
colorat reprezint Catodul(-). La diodele n capsul metalic terminalul care
este n legtur direct cu corpul diodei reprezint Catodul(-).
Pentru identificarea terminalelor diodei, tastele ohmmetrului digital se
conecteaz la bornele diodei n sensul n care acesta indic rezisten mic.
n aceast situaie borna + (plus) a ohmmetrului este conectat la anodul
diodei (+) iar borna (minus) a ohmmetrului este conectat la catodul
diodei (-).
Polarizare direct - const n conectarea bornei (+) a sursei la Anodul (+)
diodei i a bornei (-) a sursei la Catodul (-) diodei. O diod este polarizat
direct i n situaia n care anodul este mai pozitiv dect catodul.
Polarizare invers - const n conectarea bornei (+) a sursei la Catodul (-)
diodei i a bornei (-) a sursei la Anodul (+) diodei. O diod este
polarizat invers i n situaia n care anodul este mai negativ dect
catodul.
La polarizare direct dioda intr n conducie i permite trecerea curentului
electric prin ea. La polarizare invers dioda se blocheaz i nu permite
trecerea curentului electric prin ea.
Tensiunea de prag - este tensiunea minim cu care trebuie s fie polarizat o
diod pentru a intra n conducie. Pentru diodele cu siliciu tensiunea de prag
are valoarea 0,6 V iar pentru cele cu germaniu are valoarea 0,2 V.
Dac plasm o diod redresoare cu anodul (+) spre borna (+) a unei surse de
alimentare, dioda intr n conducie i permite trecerea curentului prin ea.
Dac plasm o diod redresoare cu catodul (-) spre borna (+) a unei surse de
alimentare, dioda se blocheaz i NU permite trecerea curentului prin ea.
-
CAPITOLUL 3. DIODA SEMICONDUCTOARE.
38 AUXILIARUL CURRICULAR SE POATE ACCESA DE LA ADRESA http://eprofu.ro/electronica/
Dac plasm o diod redresoare cu anodul (+) spre sursa de tensiune
alternativ, dioda permite s treac prin ea semialternanele pozitive. Dac
plasm o diod redresoare cu catodul (-) spre sursa de tensiune alternativ,
dioda permite s treac prin ea semialternanele negative.
Dioda stabilizatoare (Zener) menine la ieirea unui circuit de curent
continuu tensiunea constant (stabilizat) n condiiile n care se modific,
ntre anumite limite, valoarea tensiunii de intrare sau a curentului de sarcin
(curent absorbit de consumator) .
Diodele cu contact punctiform sunt diode cu capacitatea total foarte mic
(sub 1 pF) fiind utilizate n domeniul frecvenelor nalte i ultranalte, ca
detectoare i schimbtoare de frecven, putnd fi folosite i n regim de
impulsuri, ca diode de comutaie.
Diodele de comutaie sunt diode la care rspunsul la schimbarea condiiilor
de polarizare este foarte rapid. Timpul de comutaie din starea de blocare n
cea de conducie i invers este foarte mic.
Diodele varicap i modific capacitatea odat cu modificare tensiunii. Aceste
diode se comport n circuit ca nite condensatoare variabile comandate n
tensiune.
Dioda tunel este un dispozitiv electronic cu rezisten dinamic negativ.
Pn la o anumit valoare a tensiunii de polarizare (UP tensiunea de pic)
dioda tunel funcioneaz ca o diod normal (curentul prin diod crete odat
cu tensiunea de polarizare). Dac tensiunea de polarizare a diodei crete
peste o anumit valoare (de la UP la UV- tensiunea de vale) , curentul prin
diod scade ( acest fenomen poart numele de rezisten negativ).
Diodele Gunn sunt componente specifice generatoarelor de microunde i
funcioneaz prin efectul Gunn, adic prin apariia unei oscilaii de foarte nalt
frecven n semiconductoare omogene, la trecerea unui curent prin acestea.
Dioda PIN este format din dou regiuni, n i p, separate de un strat intrinsec
de siliciu. n polarizare direct, funcioneaz ca o rezisten variabil,
comandat n curent. n polarizare invers, funcioneaz ca o capacitate
relativ constant.
-
AUXILIAR ELECTRONIC ANALOGIC COMPONENTE ELECTRONICE
39 AUXILIARUL CURRICULAR SE POATE ACCESA DE LA ADRESA http://eprofu.ro/electronica/
EVALUAREA CUNOTINELOR
I ncercuiete varianta sau variantele de rspuns corect.
1. La o diod cu siliciu, valoarea tipic a tensiunii de polarizare direct este:
a. Mai mic de 0,3 V;
b. ntre 0,3 V i 0,6 V;
c. Mai mare de 0,6 V.
2. La polarizare direct dioda:
a. Nu conduce curentul;
b. Conduce curentul;
c. Are rezisten mare;
d. Are rezisten mic.
3. Pentru a permite trecerea curentului prin ea o diod trebuie:
a. S fie polarizat direct;
b. S fie polarizat invers;
c. Tensiunea de polarizare s fie mai mare dect tensiunea de prag.
II Completeaz spaiile libere cu termenii corespunztori
1. Dioda Zener stabilizeaz tensiunea ntr-un circuit dac este polarizat .;
2. Diodele cu contact punctiform sunt utilizate n domeniul frecvenelor ;
3. Diodele varicap se comport n circuit ca nite ...;
III Stabilete asocierea corect dintre tipurile de diode din coloana A i
simbolurile grafice din coloana B.
A TIP DE DIOD B SIMBOL GRAFIC
1 DIOD STABILIZATOARE a
2 DIOD TUNEL b
3 DIOD VARICAP c
4 DIOD DE COMUTAIE d
-
CAPITOLUL 4. APLICAII ALE DIODELOR SEMICONDUCTOARE
40 AUXILIARUL CURRICULAR SE POATE ACCESA DE LA ADRESA http://eprofu.ro/electronica/
CAPITOLUL 4. APLICAII ALE DIODELOR SEMICONDUCTOARE
4.1 REDRESORUL MONO-ALTERNAN
Fig.4.1 Schema electronic a redresorului mono-alternan
Fig. 4.2 Schema bloc a redresorului mono-alternan
TRANSFORMATORUL - reduce tensiunea de alimentare alternativ de la 220 V la
o tensiune necesar funcionrii montajului.
REDRESORUL - transform tensiunea de intrare de curent alternativ ntr-o
tensiune pulsatorie de curent continuu.
FILTRUL - elimin fluctuaiile tensiunii redresate, furniznd la ieirea sa o tensiune
de c.c. relativ constant.
Tensiunea de vrf (maxim) - Uv - reprezint valoarea tensiunii alternative indicat
de un osciloscop.
Tensiunea de vrf din secundar - Uv(sec) - reprezint valoarea tensiunii indicat
de un osciloscop n secundarul transformatorului.
Tensiunea de vrf la ieire - Uv(out) - reprezint valoarea
tensiunii redresate indicat de un osciloscop.
Tensiunea efectiv - Uef - reprezint valoarea tensiunii alternative indicat de un
voltmetru de c.a.
Tensiunea medie redresat - Umed - reprezint valoarea tensiunii redresate
indicat de un voltmetru de c.c.
-
AUXILIAR ELECTRONIC ANALOGIC COMPONENTE ELECTRONICE
41 AUXILIARUL CURRICULAR SE POATE ACCESA DE LA ADRESA http://eprofu.ro/electronica/
4.2 REDRESORUL DUBL-ALTERNAN CU PRIZ MEDIAN
Figura 4.3 Schema electronic a redresorului dubl alternan cu priz median
Fig. 4.4 Schema bloc a redresorului dubl alternan cu priz median
Transformatorul cu priz median - are n secundar 2 nfurri identice are au cte
un capt conectat la priza median.
ntre priza median a secundarului i fiecare dintre capetele acestuia se regsete
cte o jumtate din tensiunea total din secundar.
Cnd n primar este semialternana pozitiv n secundar pe nfurarea conectat la
dioda D1 este semialternan pozitiv iar pe nfurarea conectat la dioda D2 este
semialternan negativ. n aceast situaie dioda D1 conduce iar dioda D2 este
blocat.
Cnd n primar este semialternana negativ n secundar pe nfurarea conectat la
dioda D1 este semialternan negativ iar pe nfurarea conectat la dioda D2 este
semialternan pozitiv. n aceast situaie dioda D1 este blocat iar dioda D2
conduce.
-
CAPITOLUL 4. APLICAII ALE DIODELOR SEMICONDUCTOARE
42 AUXILIARUL CURRICULAR SE POATE ACCESA DE LA ADRESA http://eprofu.ro/electronica/
4.3 REDRESORUL DUBL-ALTERNAN N PUNTE
Figura 4.5 Schema electronic a redresorului dubl alternan n punte
Redresorul dub alternan n punte utilizeaz 4 diode dispuse ca n figura 4.5 i
funcioneaz astfel:
- pentru semialternana pozitiv a tensiunii de intrare diodele D1 i D2 sunt polarizate
direct, prin D1 trece (+) iar prin D2 trece (-). Diodele D3 i D4 sunt polarizate invers;
- pentru semialternana negativ a tensiunii de intrare diodele D3 i D4 sunt
polarizate direct, prin D3 trece (-) iar prin D4 trece (+). Diodele D1 i D2 sunt
polarizate invers.
Forma tensiunii de ieire este ca la redresorul dubl alternan cu priz median.
La redresorul dubl alternan valoarea tensiunii de ieire este dubl fa de
valoarea tensiunii de ieire de la redresorul mono-alternan.
4.3.1 PUNTEA REDRESOARE
Puntea redresoare are 2 pori cu cte 2 terminale fiecare poart. Terminalele opuse
reprezint o poart.
Poarta de intrare (notat cu i ) este conectat la sursa de tensiune alternativ iar
poarta de ieire (notat cu + i -) este conectat la montaj.
Puntea redresoare poate fi monobloc (figura 4.6) sau poate fi construit utiliznd 4
diode redresoare.
Figura 4.6 Puni redresoare monobloc
-
AUXILIAR ELECTRONIC ANALOGIC COMPONENTE ELECTRONICE
43 AUXILIARUL CURRICULAR SE POATE ACCESA DE LA ADRESA http://eprofu.ro/electronica/
a. Construirea unei puni redresoare utiliznd 4 diode.
- se deseneaz un romb i se stabilete poarta de intrare i poarta de ieire pe cte
2 vrfuri opuse ale rombului;
- pe fiecare latur a rombului se stabilete ce semialternan trebuie s treac i
sensul de parcurgere al laturii (de la intrare spre ieire);
- pe fiecare latur se plaseaz o diod astfel nct s permit trecerea
semialternanei stabilite la punctul precedent.
n figura 4.7 sunt reprezentate de la stnga la dreapta etapele de realizare a unei
puni redresoare.
Figura 4.7 Etapele de realizare a punii redresoare cu 4 diode
b. Identificarea porilor i terminalelor unei puni redresoare monobloc.
O poart este format din 2 terminale opuse ale punii. Dac puntea are terminalele
liniare, cele de pe margini reprezint o poart iar cele din interior alt poart.
Pe poarta de intrare ( ) multimetrul indic n ambele sensuri rezisten foarte
mare
Pe poarte de ieire (+ - ) multimetrul indic ntr-un sens rezisten foarte mare iar
n cellalt sens rezisten mic.
Pentru a identifica terminalul ( + ) i terminalul ( - ) al porii de ieire , se conecteaz
multimetrul la poarta de ieire n sensul n care indic rezisten mic.
n aceast situaie tasta (+) a multimetrului se afl pe terminalul (-) al porii de
ieire iar tasta (-) a multimetrului se afl pe terminalul (+) al porii de ieire.
OBSERVAIE: pentru msurtorile explicate mai sus s-a utilizat un multimetru
digital.
c. Marcarea punii redresoare monobloc.
3 PM 4
curentul maxim [A] tensiunea invers maxim [sute de voli]
Puntea marcat cu 3PM4 suport un curent maxim de 3 A i o tensiune invers de
400 V.
-
CAPITOLUL 4. APLICAII ALE DIODELOR SEMICONDUCTOARE
44 AUXILIARUL CURRICULAR SE POATE ACCESA DE LA ADRESA http://eprofu.ro/electronica/
SIMULARE CU AJUTORUL CALCULATORULUI
CIRCUITE DE REDRESARE
OBIECTIVE:
o Realizarea cu ajutorul programului de simulare a circuitelor de
redresare;
o Msurarea unor mrimi electrice n diferite puncte a circuitelor de
redresare;
o Vizualizarea cu ajutorul osciloscopului a formelor de und n diferite
puncte a circuitelor de redresare .
RESURSE:
o Calculator;
o Program de simulare scheme electronice.
DESFURAREA LUCRRILOR:
A. REDRESORUL MONO-ALTERNAN.
1. Se realizeaz cu simulatorul schema redresorului mono-alternan din figura 4.8;
Figura 4.8 Schema redresorului mono-alternan realizat cu simulatorul
2. La generatorul de semnal sinusoidal (XFG1) se seteaz:
- frecvena = 50 Hz;
- amplitudinea = 20Vp
Transformatorul Tr se seteaz la raportul 1:1. Nu este obligatoriu s se utilizeze
transformator, generatorul poate fi conectat direct n circuit;
-
AUXILIAR ELECTRONIC ANALOGIC COMPONENTE ELECTRONICE
45 AUXILIARUL CURRICULAR SE POATE ACCESA DE LA ADRESA http://eprofu.ro/electronica/
3. Se conecteaz n circuit osciloscopul, cu canalul A la intrarea n redresor i cu
canalul B la ieirea din redresor;
4. Cu ntreruptorul K n poziia deschis (fr filtru) se simuleaz funcionarea i se
noteaz n tabelul 4.1 valorile Uef i Umed indicate de voltmetrele din circuit i Uv
indicat de osciloscop. Oscilograma n aceast situaie este prezentat n figura 4.9.
Osciloscopul este reglat la 10 V/div i 10 ms/div;
Figura 4.9 Oscilograma redresorului mono-alternan fr filtru
5. Cu ntreruptorul K n poziia nchis (tensiunea este filtrat) se simuleaz
funcionarea i se noteaz n tabelul 4.1 valorile Uef i Umed indicate de voltmetrele
din circuit i Uv indicat de osciloscop. Oscilograma n aceast situaie este
prezentat n figura 4.10. Osciloscopul este reglat la 10 V/div i 10 ms/div;
Figura 4.10 Oscilograma redresorului mono-alternan cu filtru
TABELUL 4.1
K deschis K nchis
Uv Uef Umed Uv Uef Umed
6. Calculai Uef i Umed cu ajutorul formulelor prezentate la redresorul mono-
alternan.
-
CAPITOLUL 4. APLICAII ALE DIODELOR SEMICONDUCTOARE
46 AUXILIARUL CURRICULAR SE POATE ACCESA DE LA ADRESA http://eprofu.ro/electronica/
B. REDRESORUL DUBL-ALTERNAN CU PRIZ MEDIAN.
1. Se realizeaz cu simulatorul schema redresorului dubl-alternan din figura 4.11;
Figura 4.11 Schema redresorului dubl-alternan realizat cu simulatorul
2. La generatorul de semnal sinusoidal (XFG1) se seteaz:
- frecvena = 50 Hz;
- amplitudinea = 17Vp;
3. Se conecteaz n circuit osciloscopul, cu canalul A la intrarea n redresor i cu
canalul B la ieirea din redresor;
4. Cu ntreruptorul K n poziia deschis (fr filtru) se simuleaz funcionarea i se
noteaz n tabelul 4.2 valorile Uef i Umed indicate de voltmetrele din circuit i Uv
indicat de osciloscop. Oscilograma este prezentat n figura 4.12.
Osciloscopul este reglat la 10 V/div i 10 ms/div;
Figura 4.12 Oscilograma redresorului mono-alternan fr filtru
-
AUXILIAR ELECTRONIC ANALOGIC COMPONENTE ELECTRONICE
47 AUXILIARUL CURRICULAR SE POATE ACCESA DE LA ADRESA http://eprofu.ro/electronica/
5. Cu ntreruptorul K n poziia nchis (tensiunea este filtrat) se simuleaz
funcionarea i se noteaz n tabelul 4.2 valorile Uef i Umed indicate de voltmetrele
din circuit i Uv indicat de osciloscop. Oscilograma n aceast situaie este
prezentat n figura 4.13. Osciloscopul este reglat la 10 V/div i 10 ms/div;
Figura 4.13 Oscilograma redresorului mono-alternan cu filtru
TABELUL 4.2
K deschis K nchis
Uv Uef Umed Uv Uef Umed
6. Calculai Uef i Umed cu ajutorul formulelor prezentate la redresorul dubl-