Bevezetés az analóg és digitális elektronikába V...
Transcript of Bevezetés az analóg és digitális elektronikába V...
![Page 1: Bevezetés az analóg és digitális elektronikába V ...oldweb.reak.bme.hu/uploads/media/V._Felvezeto_diodak_01.pdf · Zener-diódaOlyan különlegesfélvezetőeszközök,amelyek](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041618/5e3d674711ce7a7c8c2474a0/html5/thumbnails/1.jpg)
Bevezetés az analóg és digitális elektronikába
V. Félvezető diódák
![Page 2: Bevezetés az analóg és digitális elektronikába V ...oldweb.reak.bme.hu/uploads/media/V._Felvezeto_diodak_01.pdf · Zener-diódaOlyan különlegesfélvezetőeszközök,amelyek](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041618/5e3d674711ce7a7c8c2474a0/html5/thumbnails/2.jpg)
Félvezető dióda
Félvezetőknek nevezzük azokat az anyagokat,amelyek fajlagos ellenállása a vezetők és aszigetelők közé esik. (Si, Ge)
A dióda olyan – rendszerint két kivezetéses –elektronikai alkatrész, amelyet többségébenegyenirányításra, híradástechnikai célra, egysze-rűbb kapuáramkörökben stb. alkalmaznak.
![Page 3: Bevezetés az analóg és digitális elektronikába V ...oldweb.reak.bme.hu/uploads/media/V._Felvezeto_diodak_01.pdf · Zener-diódaOlyan különlegesfélvezetőeszközök,amelyek](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041618/5e3d674711ce7a7c8c2474a0/html5/thumbnails/3.jpg)
Elektronok és lyukak
![Page 4: Bevezetés az analóg és digitális elektronikába V ...oldweb.reak.bme.hu/uploads/media/V._Felvezeto_diodak_01.pdf · Zener-diódaOlyan különlegesfélvezetőeszközök,amelyek](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041618/5e3d674711ce7a7c8c2474a0/html5/thumbnails/4.jpg)
A szilícium szerkezete, hőmozgás
![Page 5: Bevezetés az analóg és digitális elektronikába V ...oldweb.reak.bme.hu/uploads/media/V._Felvezeto_diodak_01.pdf · Zener-diódaOlyan különlegesfélvezetőeszközök,amelyek](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041618/5e3d674711ce7a7c8c2474a0/html5/thumbnails/5.jpg)
3 és 5 vegyértékű adalékolás
• Elektron hiány létrehozása a félvezetőben 3 vegyértékűadalékolással (többségi töltéshordozó a lyuk) - P-típusú félvezető
• Elektron többlet létrehozása a félvezetőben 5 vegyértékűadalékolással (többségi töltéshordozó az elektron) - N-típusúfélvezető
P-típusú félvezető N-típusú félvezető
![Page 6: Bevezetés az analóg és digitális elektronikába V ...oldweb.reak.bme.hu/uploads/media/V._Felvezeto_diodak_01.pdf · Zener-diódaOlyan különlegesfélvezetőeszközök,amelyek](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041618/5e3d674711ce7a7c8c2474a0/html5/thumbnails/6.jpg)
A pn átmenet töltésviszonyai
A többségi töltéshordozók az átmenet környezetében átdiffundálnak atúloldalra töltéshordozóktól kiürített réteg v. tértöltés réteg jön létre azátmenetnél.
(P, As, Sb)(B, Al, Ga, In)
Anionok
(negatív töltésű ionok)
Kationok
(pozitív töltésű ionok)
![Page 7: Bevezetés az analóg és digitális elektronikába V ...oldweb.reak.bme.hu/uploads/media/V._Felvezeto_diodak_01.pdf · Zener-diódaOlyan különlegesfélvezetőeszközök,amelyek](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041618/5e3d674711ce7a7c8c2474a0/html5/thumbnails/7.jpg)
PN átmenet kivitele
A PN átmenet olyan egykristályos félvezető tartomány, amelybenegymással érintkezik egy P és egy N típusú réteg.
Egy PN átmenetből álló eszköz a dióda.(B, Al, Ga, In)
(P, As, Sb)
A=anód, K=katód
![Page 8: Bevezetés az analóg és digitális elektronikába V ...oldweb.reak.bme.hu/uploads/media/V._Felvezeto_diodak_01.pdf · Zener-diódaOlyan különlegesfélvezetőeszközök,amelyek](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041618/5e3d674711ce7a7c8c2474a0/html5/thumbnails/8.jpg)
Nyitó és záró irányú előfeszítés
![Page 9: Bevezetés az analóg és digitális elektronikába V ...oldweb.reak.bme.hu/uploads/media/V._Felvezeto_diodak_01.pdf · Zener-diódaOlyan különlegesfélvezetőeszközök,amelyek](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041618/5e3d674711ce7a7c8c2474a0/html5/thumbnails/9.jpg)
Karakterisztikák
Si esetén a nyitási küszöb: 0,5-0,7 VGe esetén a nyitási küszöb: 0,2-0,3 VElmondható tehát, hogy a dióda egyenirányításra alkalmazható.
![Page 10: Bevezetés az analóg és digitális elektronikába V ...oldweb.reak.bme.hu/uploads/media/V._Felvezeto_diodak_01.pdf · Zener-diódaOlyan különlegesfélvezetőeszközök,amelyek](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041618/5e3d674711ce7a7c8c2474a0/html5/thumbnails/10.jpg)
A dióda munkapontja, tokozása
• Minden esetben szükség van áramkorlátozó közbeiktatására! • Tokozását tekintve többségében üveg vagy műgyanta, plasztik vagy
fém tokozásban fordul elő.
![Page 11: Bevezetés az analóg és digitális elektronikába V ...oldweb.reak.bme.hu/uploads/media/V._Felvezeto_diodak_01.pdf · Zener-diódaOlyan különlegesfélvezetőeszközök,amelyek](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041618/5e3d674711ce7a7c8c2474a0/html5/thumbnails/11.jpg)
Különleges félvezetők
![Page 12: Bevezetés az analóg és digitális elektronikába V ...oldweb.reak.bme.hu/uploads/media/V._Felvezeto_diodak_01.pdf · Zener-diódaOlyan különlegesfélvezetőeszközök,amelyek](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041618/5e3d674711ce7a7c8c2474a0/html5/thumbnails/12.jpg)
Zener-dióda
Olyan különleges félvezető eszközök, amelyek üzemeltetése a letörésitartományon belül sem jár tönkremenetellel. Ezek az eszközök a PN-átmenetazon tulajdonságát használják ki, hogy közelítőleg állandó értékű a záró irányúfeszültség a kivezetései közt, ha a letörési tartományban működtetjük.
Ezek a diódák különlegesen adalékolt szilícium alapú félvezető eszközök,amelyek kis ohmos veszteséggel és nagyon jó hő elvezető képességgelrendelkeznek.
Nyitóirányú működésük megegyezik a normál Si-diódákéval.Záró irányú működtetés során a PN-átmenet UZK feszültség eléréséig (Zener-feszültség) nagy ellenállást, míg ez után kis ellenállást mutat.
A Zener-diódák adalékoltsága sokkal nagyobb mint más félvezető diódáké,ugyanis így lehet elérni a letörési feszültség értékének csökkentését, valaminta megfelelően kis értékű differenciális ellenállást.
![Page 13: Bevezetés az analóg és digitális elektronikába V ...oldweb.reak.bme.hu/uploads/media/V._Felvezeto_diodak_01.pdf · Zener-diódaOlyan különlegesfélvezetőeszközök,amelyek](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041618/5e3d674711ce7a7c8c2474a0/html5/thumbnails/13.jpg)
Zener-dióda karakterisztikája
![Page 14: Bevezetés az analóg és digitális elektronikába V ...oldweb.reak.bme.hu/uploads/media/V._Felvezeto_diodak_01.pdf · Zener-diódaOlyan különlegesfélvezetőeszközök,amelyek](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041618/5e3d674711ce7a7c8c2474a0/html5/thumbnails/14.jpg)
Zener-dióda működése
Az UZK jellemző Zener-feszültségként a gyártók azt a feszültséget adjak meg,amely esetén egy meghatározott visszáram IZK folyik (általában 5 mA). Aminimális IZmin és a maximális IZmax Zener-áram között elhelyezkedő szakasztműködési tartománynak nevezzük.
![Page 15: Bevezetés az analóg és digitális elektronikába V ...oldweb.reak.bme.hu/uploads/media/V._Felvezeto_diodak_01.pdf · Zener-diódaOlyan különlegesfélvezetőeszközök,amelyek](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041618/5e3d674711ce7a7c8c2474a0/html5/thumbnails/15.jpg)
LED (fénykibocsátó dióda)LED Light Emitting Diode (fényt kibocsátó dióda)
Ha a diódán nyitóirányú áram folyik keresztül, akkor a PN-átmeneten az N rétegből azelektronok a P rétegbe, a P rétegből a lyukak az N rétegbe diffundálnak. A diffúzióskisebbségi és többségi töltéshordozók között rekombinációs folyamatok indulnak meg,amelyek során a felszabaduló energia fotonok formájában kisugárzódik. A sugárzás az1 μm széles P rétegben keletkezik. A rekombinációk csupán 1 %-a jár fotonkibocsátással. A sugárzási rekombináció csak úgy jöhet létre, ha az elektronokátkerülnek a nagy energiájú vezető sávból a kisebb energiájú vegyértéksávba.
A félvezető anyag sávszerkezete határozza meg a kibocsátott fény hullámhosszát.
![Page 16: Bevezetés az analóg és digitális elektronikába V ...oldweb.reak.bme.hu/uploads/media/V._Felvezeto_diodak_01.pdf · Zener-diódaOlyan különlegesfélvezetőeszközök,amelyek](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041618/5e3d674711ce7a7c8c2474a0/html5/thumbnails/16.jpg)
LED-ek alapanyaga
A LED-ek alapanyaga rendszerint valamilyen vegyület típusú félvezető, ugyanisezekben a sugárzási rekombinációk száma sokkal nagyobb mint a szilícium alapúfélvezetők esetében. Mivel különböző LED-ek alapanyaga más és más, ezértnyitófeszültségük is eltérő. Jellemzően 1,8V-2,4V. Záróirányú előfeszítés eseténkönnyen károsodik!
Előnyös tulajdonságai:
• a működéshez alacsony áram és feszültségszintet igényelnek
• nagy a kapcsolási sebességük
• nagy élettartamúak és kis helyigényűek
![Page 17: Bevezetés az analóg és digitális elektronikába V ...oldweb.reak.bme.hu/uploads/media/V._Felvezeto_diodak_01.pdf · Zener-diódaOlyan különlegesfélvezetőeszközök,amelyek](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041618/5e3d674711ce7a7c8c2474a0/html5/thumbnails/17.jpg)
Egyéb speciális diódák
Varicap-dióda (Kapacitás dióda)
A zárófeszültséggel széles tartományban vezérel-hető kapacitású diódák. (max. 300pF)
Schottky-dióda (fém-félvezető dióda)
Nyitóirányú feszültségük 0,3-0,4 V.
A fém-félvezető átmenet kapacitása igen kicsi,ezért nagyfrekvencián jól használható.
Általában gyors működésű digitális integráltáramkörök részegységeként alkalmazzák, mertkicsi a késleltetési ideje.
Alagút-dióda (Esaki-dióda)
Negatív ellenállású szakasza is van. LCoszcillátorokban a rezgőköri veszteségek kompen-zálására alkalmazzák.
Viszonylagosan ellenállók sugárzással szemben,ezért alkalmazhatók űrjárművekben.
![Page 18: Bevezetés az analóg és digitális elektronikába V ...oldweb.reak.bme.hu/uploads/media/V._Felvezeto_diodak_01.pdf · Zener-diódaOlyan különlegesfélvezetőeszközök,amelyek](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041618/5e3d674711ce7a7c8c2474a0/html5/thumbnails/18.jpg)
Zener-diódák alkalmazása
Zener-diódákat az elektronikában leggyakrabban egyenfeszültségekstabilizálására, valamint feszültséghatárolásra használják.
![Page 19: Bevezetés az analóg és digitális elektronikába V ...oldweb.reak.bme.hu/uploads/media/V._Felvezeto_diodak_01.pdf · Zener-diódaOlyan különlegesfélvezetőeszközök,amelyek](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041618/5e3d674711ce7a7c8c2474a0/html5/thumbnails/19.jpg)
LED-ek alkalmazása
Felhasználásuk elsősorban jelző és kijelző-elemkent jöhet számításbaműszerek előlapján hétszegmenses vagy alfanumerikus kijelzőkben.Manapság már háztartásokban alkalmazható fényforrásként is egyreelterjedtebb.
![Page 20: Bevezetés az analóg és digitális elektronikába V ...oldweb.reak.bme.hu/uploads/media/V._Felvezeto_diodak_01.pdf · Zener-diódaOlyan különlegesfélvezetőeszközök,amelyek](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041618/5e3d674711ce7a7c8c2474a0/html5/thumbnails/20.jpg)
7 szegmenses kijelző
Meghajtására célszerű a közkedvelt 7446 és 7447 IC-ket használni.
![Page 21: Bevezetés az analóg és digitális elektronikába V ...oldweb.reak.bme.hu/uploads/media/V._Felvezeto_diodak_01.pdf · Zener-diódaOlyan különlegesfélvezetőeszközök,amelyek](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041618/5e3d674711ce7a7c8c2474a0/html5/thumbnails/21.jpg)
LED-mátrix
![Page 22: Bevezetés az analóg és digitális elektronikába V ...oldweb.reak.bme.hu/uploads/media/V._Felvezeto_diodak_01.pdf · Zener-diódaOlyan különlegesfélvezetőeszközök,amelyek](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041618/5e3d674711ce7a7c8c2474a0/html5/thumbnails/22.jpg)
Egyéb áramköri alkalmazások
Védődiódaként Infra adó-vevő egység
![Page 23: Bevezetés az analóg és digitális elektronikába V ...oldweb.reak.bme.hu/uploads/media/V._Felvezeto_diodak_01.pdf · Zener-diódaOlyan különlegesfélvezetőeszközök,amelyek](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041618/5e3d674711ce7a7c8c2474a0/html5/thumbnails/23.jpg)
Egyéb áramköri alkalmazások
Referenciaként és szintkijelzésre
Összehasonlító áramkör, mely a kétbemenetét összehasonlítva billenti akimenetét vagy pozitív, vagy negatívtápfeszültségre. Ezt a jelölést csak itthasználjuk!!!!!
![Page 24: Bevezetés az analóg és digitális elektronikába V ...oldweb.reak.bme.hu/uploads/media/V._Felvezeto_diodak_01.pdf · Zener-diódaOlyan különlegesfélvezetőeszközök,amelyek](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041618/5e3d674711ce7a7c8c2474a0/html5/thumbnails/24.jpg)
Egyéb áramköri alkalmazások
Futófény
![Page 25: Bevezetés az analóg és digitális elektronikába V ...oldweb.reak.bme.hu/uploads/media/V._Felvezeto_diodak_01.pdf · Zener-diódaOlyan különlegesfélvezetőeszközök,amelyek](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041618/5e3d674711ce7a7c8c2474a0/html5/thumbnails/25.jpg)
Egyéb áramköri alkalmazások
Közlekedési jelzőlámpa