MICHAŁ CZAPLA 4T1

ELEMENTY UKŁADOW ELEKTRONICZNYCH

I. Elementy bierne Rezystor najprostszy element rezystancyjny, obwodu elektrycznego. Jest elementem liniowym: spadek napięcia jest wprost proporcjonalny do prądu płynącego przez opornik. Przy przepływie prądu zamienia energię elektryczną w ciepło. Występuje na nim spadek napięcia. W obwodzie służy do ograniczenia prądu płynącego w obwodzie. Jednostką rezystancji jest Ohm. Podział rezystorów a) drutowe (konstantan, manganian, nikielina) b) warstwowe (grubowarstwowe, cienkowarstwowe) c) objętościowe (prąd płynie całą objętością) a) drutowe      -zwykłe      -cementowane      -emaliowane b) warstwowe      -węglowe c) objętościowe

KOD PASKOWY Kolor Cyfra Mnożnik Tolerancja TWR brak 20% srebrny 10-2   Kolor Cyfra Mnożnik Tolerancja TWR brak 20% srebrny 10-2 10% złoty 10-1 5% czarny 1 250 ppm brązowy 10 1% 100 ppm czerwony 2 102 2% 50 ppm pomarańczowy 3 103 15 ppm żółty 4 104 25 ppm zielony 5 105 0,5% 20 ppm niebieski 6 106 0,25% 10 ppm fioletowy 7 107 0,1% 5 ppm szary 8 108 0,05% 1 ppm biały 9 109 KOD PASKOWY

Parametry rezystorów rezystancja nominalna - rezystancja podawana przez producenta na obudowie opornika; rezystancja rzeczywista różni się od rezystancji nominalnej, jednak zawsze mieści się w podanej klasie tolerancji. tolerancja - inaczej klasa dokładności; podawana w procentach możliwa odchyłka rzeczywistej wartości opornika od jego wartości nominalnej moc znamionowa - moc jaką opornik może przez dłuższy czas wydzielać w postaci ciepła bez wpływu na jego parametry; przekroczenie tej wartości może prowadzić do zmian innych parametrów rezystora lub jego uszkodzenia, napięcie graniczne - maksymalne napięcie jakie można przyłożyć do opornika bez obawy o jego zniszczenie, temperaturowy współczynnik rezystancji - współczynnik określający zmiany rezystancji pod wpływem zmian temperatury opornika.

Zależności rezystancji od różnych czynników Rezystancja przewodnika zależy od jego konstrukcji: a) długości przewodnika - długość rośnie - rezystancja rośnie b) pola przekroju poprzecznego S -pole przekroju rośnie - rezystancja maleje c) rodzaju przewodnika -konduktywność rośnie - rezystancja maleje Zależność rezystancji od czynników zewnętrznych Ze wszystkich czynników zewnętrznych największy wpływ na rezystancję ma temperatura. Wzrost temperatury powoduje: a) wzrost rezystancji metali i ich stopów. b) spadek rezystancji elektrolitów i półprzewodników. W przedziale temperatur -30°C do 150°C zależność rezystancji od temperatury jest liniowa i opisywana wzorem: Rk = Rp [ 1 + at (Tk - Tp) ] gdzie: Rk - rezystancja końcowa w temperaturze końcowej Tk Rp - rezystancja początkowa w temperaturze [początkowej Tp at - temperaturowy współczynnik rezystancji

KONDENSATORY Kondensatorem nazywamy układ dwóch lub więcej przewodników (okładzin) odizolowanych od siebie dielektrykiem. Zadaniem kondensatora jest gromadzenie ładunków elektrycznych. Mikowe Ceramiczne Papierowe Polistyrenowe Poliestrowe Poliwęglanowe Elektrolityczne Cienkowarstwowe (napylane) Monolityczne (półprzewodnikowe) Aluminiowe Tantalowe

Parametry kondensatorów pojemność znamionowa - CN wyrażona w faradach, określa zdolność kondensatora do gromadzenia ładunków elektrycznych, podawana na obudowie kondensatora; napięcie znamionowe – UN, jest największym napięciem, które może być przyłożone trwale do kondensatora. Napięcie to jest na ogół sumą napięcia stałego i wartości szczytowej napięcia zmiennego; tangens kąta stratności – tg γ, stosunek mocy czynnej wydzielającej się w kondensatorze przy napięciu sinusoidalnie zmiennym o określonej częstotliwości; prąd upływowy – IU, prąd płynący przez kondensator, przy doprowadzonym stałym napięciu; temperaturowy współczynnik pojemności – αC, określa względną zmianę pojemności, zależną od zmian temperatury.

Kondensatory zmienne Kondensatory o zmiennej pojemności to kondensatory z dielektrykiem powietrznym lub kondensatory ceramiczne dostrojcze zwane trymerami Kondensator powietrzny zbudowany jest z dwóch zespołów równoległych płytek (rotor i stator), które zmieniając swe położenie powodują zmianę wartości pojemności kondensatora  Charakterystyki kondensatorów zmiennych, a) o prostoliniowej zmianie pojemności; b) o prostoliniowej zmianie długości fali w obwodzie rezonansowym c) o prostoliniowej zmianie częstotliwości w obwodzie rezonansowym.

Cewka Cewka jest elementem wnoszącym do obwodu określoną indukcyjność. Cewka składa się z uzwojenia, korpusu wykonanego z izolatora oraz z rdzenia. Jednostką indukcyjności jest Henr PODZIAŁ CEWEK - ze względu na kształt cewki      CYLINDRYCZNE      SPIRALNE      TOROIDALNE (PIERŚCIENIOWE) - ze względu na sposób nawinięcia      JEDNOWARSTWOWE      WIELOWARSTWOWE -ze względu na rdzeń      POWIETRZNE      RDZENIOWE (metalowy, ferrytowy) - ze względu na zmianę      STAŁE (jedno obrotowe, wieloobrotowe)      ZMIENNE (wariometr zmiana poprzez położenie cewek, zmiana położenia rdzenia)

Impedancja idealnej cewki jest równa jej reaktancji CEWKI CD. Podstawowym parametrem elektrycznym opisującym cewkę jest indukcyjność. Jednostką indukcyjności jest 1 henr [H]. Prąd płynący w obwodzie wytwarza skojarzony z nim strumień magnetyczny. Indukcyjność definiujemy jako stosunek tego strumienia i prądu który go wytworzył: L=Ψ/I Reaktancja cewki: XL = jωL Impedancja idealnej cewki jest równa jej reaktancji ZL = XL Dobroć cewki: Q=Xl/Rs

II. Elementy półprzewodnikowe bierne Termistory Termistor jest elementem półprzewodnikowym którego rezystancja zależy od temperatury Podział termistorów - o ujemnym współczynniku temperaturowym rezystancji (NTC), - o dodatnim współczynniku temperaturowym rezystancji (PTC), - o skokowej zmianie rezystancji (CTR). Zastosowanie termistorów   -zabezpieczanie układów przed wzrostem temperatury   - regulacja , stabilizacja temperatury   - kompensacja wpływu temperatury

WARYSTORY Parametry warystorów to element półprzewodnikowy nieliniowy, którego rezystancja zależy od napięcia. Warystory mają nieliniową charakterystykę prądowo napięciową i jest ona symetryczna względem początku układu współrzędnych Parametry warystorów - napięcie charakterystyczne (Uch) jest to spadek napięcia na warystorze określany dla stałej wartości prądu (1mA , 10mA , 100mA) i maksymalnej mocy jaka może się w nim wydzielić. - współczynnik nieliniowości (ß) zależny od materiału i technologii wykonania, mieści się w przedziale od 0,12-1. - moc znamionowa.

Zastosowanie warystorów -zabezpieczenie obwodów elektrycznych i elektronicznych przed przepięciami. -jako element stabilizujący napięcie. CHARAKTERYSTYKA

III. Elementy czynne III.1.Diody Diodą półprzewodnikową nazywamy element wykonany z półprzewodnika i zawiera jedno złącze p-n oraz dwa wyprowadzenia. Charakterystyka diody zgodnie zezjawiskami występującymi w złączy PN kształtuje się następująco. W kierunku przewodzenia diodę można traktować jako źródło napięciowe (spadek napięcia na diodzie nie zależy od prądu płynącego przez diodę). W kierunku zaporowym diodę można traktować jako źródło prądowe o bardzo małej wartości prądu. Diodę można traktować jako element nieliniowy dla całej charakterystyki lub liniowy dla pewnej części charakterystyki prądowo napięciowej. Wartość napięcia UF = 0,7V wynika z konieczności pokonania bariery potencjału istniejącej na złączu p-n. III. Elementy czynne

Diody pojemnościowe to diody półprzewodnikowe w których wykorzystuje się zjawisko zmian pojemności warstwy zaporowej złącza p-n pod wpływem doprowadzonego z zewnątrz napięcia. Diodę polaryzuje się w kierunku wstecznym. Pojemność diody zależy od grubości warstwy zaporowej. Gdy wartość napięcia polaryzującego diodę w kierunku wstecznym wzrasta wówczas pojemność diody maleje. Zakres zmian pojemności diody określa się z jednej strony jako pojemność minimalną wyznaczoną przy napięciu bliskim napięciu przebicia, z drugiej strony pojemność maksymalną wyznaczoną przy napięciu bliskim zero. Dla typowych diod pojemność zmienia się od kilkunastu do ponad stu pF. Dioda pojemnościwa

DIODY POJEMNOŚCIOWE DZIELIMY NA: Warikapy są to elementy o zmiennej pojemności stosowane głównie w układach automatycznego przestrajania obwodów rezonansowych. Przestrajanie odbywa się przez zmianę wartości napięcia polaryzującego. Zastosowanie w odbiornikach radiowych. Waraktory są to diody o zmiennej reaktancji spełniające funkcje elementów czynnych. Parametry UR max - dopuszczalne napięcie wsteczne URM max - dopuszczalne szczytowe napięcie wsteczne IF max - dopuszczalny prąd przewodzenia tj max - temperatura złącza

Prostownicza dioda Diody prostownicze w technice stosowane są w układach zasilających do prostowania napięć przemiennych o małej częstotliwości. Do celów prostowniczych stosuje się diody dla bardzo różnych prądów przewodzących. Ze względu, że diody prostownicze stosuje się bardzo często zostały wprowadzone gotowe mostki prostownicze, zawierające odpowiednie połączenie diod prostowniczych:

DiodY tunelowe są diody półprzewodnikowe, w których dzięki zastosowaniu bardzo dużej koncentracji domieszek powstaje bardzo wąska bariera pozwalająca na wstąpienie tzw. przejścia tunelowego; diody tunelowe są stosowane w Symbol graficzny diody tunelowej i jej charakterystyka

Tranzystory Tranzystor bipolarny posiada dwa złącza p-n wytworzone w jednej płytce półprzewodnikowej. Ze względu na kolejność ułożenia warstw półprzewodnika rozróżniamy dwa typy tego tranzystora. p n E B C Nośnikami ładunku elektrycznego są elektrony i dziury. Zasada działania, tranzystora jako wzmacniacz. Aby tranzystor wzmacniał należy go odpowiednio spolaryzować tzn. w taki sposób, aby złącze emiterowe było spolaryzowane w kierunku przewodzenia, a złącze kolektorowe w kierunku wstecznym.

Układy pracy tranzystorów

Układy pracy cd. Tranzystor pracujący w układzie OE charakteryzuje się: dużym wzmocnieniem prądowym ( ), dużym wzmocnieniem napięciowym, dużym wzmocnieniem mocy. Napięcie wyjściowe w układzie OE jest odwrócone w fazie o 180 w stosunku do napięcia wejściowego. Rezystancja wejściowa jest rzędu kilkuset  a wyjściowa wynosi kilkadziesiąt k. Tranzystor pracujący w układzie OB charakteryzuje się: małą rezystancją wejściową, bardzo dużą rezystancją wyjściową, wzmocnienie prądowe blisko jedności ( ). Tranzystor w tym układzie pracuje przy bardzo dużych częstotliwościach granicznych. Tranzystor pracujący w układzie OC charakteryzuje się: dużą rezystancją wejściową – co ma istotne znaczenie we wzmacniaczach małej częstotliwości, wzmocnieniem napięciowym równym jedności, dużym wzmocnieniem prądowym ().

Charakterystyki statyczne

Stany pracy

PARAMETRY Parametry tranzystorów bipolarnych: Wzmocnienie prądowe. W układzie OE przy określonym prądzie kolektora i napięciu kolektor-emiter; Napięcie nasycenia. Przy określonym prądzie bazy i kolektora; Prąd zerowy. Przy określonym napięciu kolektor-baza lub kolektor-emiter; Częstotliwość graniczna; Pojemność złącza kolektorowego; Czas wyłączenia; Stała czasowa związana z rezystancją rozproszoną bazy; Maksymalna moc wydzielana.

Tranzystory unipolarne W tranzystorze unipolarnym, zw. też polowym, obszary stanowiące elektrody noszą nazwy: źródło S ,bramka G ,dren D ,Istota działania tranzystora unipolarnego polega na sterowaniu prądem płynącym między dwiema elektrodami: źródłem i drenem, w obszarze zw. kanałem, za pomocą zmian potencjału przyłożonego do trzeciej elektrody — bramki Tranzystory unipolarne można podzielić na złączowe JFET wytwarzane z półprzewodników monokrystalicznych i z izolowaną bramką IGFET wytwarzane zarówno z półprzewodników monokrystalicznych jak i polikrystalicznych Wyróżniającą cechą tranzystorów unipolarnych jest b. wielka rezystancja wejściowa, określona rezystancją warstwy izolatora w tranzystorach z izolowaną bramką lub rezystancją zaporowo polaryzowanego złącza p–n

Tranzystory MISFET

Elementy przełączające tranzystor jednozłączowy (dioda dwubazowa,), przyrząd półprzewodnikowy o jednym złączu p–n i 3 elektrodach (emiter, baza 1, baza 2); działa na zasadzie modulacji konduktywności obszaru półprzewodnika (między elektrodami: baza 1 i baza 2) przez wstrzykiwanie w ten obszar nośników ładunku z emitera złącza p–n. E B2 B1 Charakterystyka tranzystora dla przebiegu idealnego Parametry tranzystora jednozłączowego: -wewnętrzny współczynnik blokowania; -rezystancja międzybazowa (rB1 + rB2); -napięcie nasycenia (napięcie emiter-baza pierwsza, przy maksymalnym -----prądzie emitera); -prąd doliny; -prąd szczytu. Tranzystory jednozłączowe używa się do budowy przerzutników astabilnych, bistabilnych i monostabilnych. UE UP UV UES IV IP IE

Diak jest to dynistor symetryczny Diak jest to dynistor symetryczny. Zachowuje się tak jak dioda przełączająca, różni się tylko tym, że napięcie po załączeniu zmniejsza się o stosunkowo małą wartość, nie zbliżając się do zera. Diaki wykorzystuje się do wytwarzania impulsów załączających tyrystory, a w układach sterujących spełniają one funkcje szybkich przełączników, reagujących na wartość chwilową napięcia. Diak charakterystyka prądowo – napięciowa

Dynistor Ma on strukturę czterowarstwową. Składa się on z aż trzech złącz p-n . Aby dynistor mógł przewodzić potencjał na anodzie musi być większe od potecjału katody (mamy już spolaryzowane dwie diody w kierunku przewodzenia - 1 i 2 - stan blokowania). Ale załączenie dynistora następuje dopiero po gwałtownym wzroście napięcia pomiędzy anodą a katodą lub przez przekroczenie napięcia włączenia. Jeśli potecjały są odwrotne tzn. katody większy od anody to dynistor jest w stanie zaporowym.

TRIAK Triak to tyrystor symetryczny. Przełączenie triaka następuje pod wpływem ujemnego prądu bramki. W triakach – tyrystorach symetrycznych została wyeliminowana podstawowa wada tyrystorów, jaką jest możliwość przewodzenia prądu tylko w jednym kierunku. Triaki można załączać zarówno przy dodatnim jak i ujemnym napięciu anoda – katoda. Najczęściej wytwarza się triaki, które są przełączone w stan przewodzenia w jednym kierunku prądem o polaryzacji dodatniej, a w drugim kierunku – prądem o polaryzacji ujemnej. Triaki zastępują tyrystory, co umożliwia znaczne uproszczenie układów sterujących.

Elementy i podzespoły optoelektroniczne

FOTOREZYSTOR Zjawisko fotoelektryczne wewnętrzne występuje w półprzewodnikach i polega na powstawaniu dodatkowych nośników prądu (dziur i elektronów) pod wpływem naświetlania. Nośniki nie opuszczają materiału naświetlonego. Niektóre materiały półprzewodnikowe mogą zmieniać swoją rezystancje pod wpływem naświetlania Fotorezystor stanowi warstwa lub płytka materiału półprzewodnikowego o dużej czystości, która jest umieszczona na podłożu izolacyjnym z okienkiem umożliwiającym naświetlanie. Jest zamknięty w hermetycznej obudowie. Przy stałym natężeniu oświetlenia ze wzrostem napięcia przełożonego do fotorezystora prąd płynący przez niego rośnie. Przy stałym napięciu ze wzrostem natężenia światła prąd rośnie, a rezystancja maleje. Materiałami na fotorezystory są związki ołowiu i kadmu oraz germanu z domieszką cynku miedzi lub złota.

Parametry fotorezystora - czułość widmowa (jest to zależność rezystancji od natężenia oświetlenia), - rezystancja fotorezystora, - rezystywność półprzewodnika, -odstęp między elektrodami, l szerokość elektrod, - prąd ciemniowy, - moc wydzielona na fotorezystorze.

Stanowi złącze p-n o odpowiedniej konstrukcji Stanowi złącze p-n o odpowiedniej konstrukcji. Zamknięte w hermetycznej obudowie z okienkiem umożliwiającym naświetlanie odpowiedniego obszaru złącza. Działa przy wykorzystaniu polaryzacji zaporowej to znaczy wykorzystywana jest zależność prądu wstecznego od strumienia świetlnego padającego na złącze. Przy braku naświetlania przez fotodiodę płynie prąd ciemny wywołany generacją termiczną nośnika. Prąd wsteczny płynący przez fotodiodę rośnie ze wzrostem oświetlenia przy stałym napięciu i nie zależy od napięcia polaryzacji wstecznej fotodiody. Fotodioda

Fototranzystor Fototranzystorem nazywamy element półprzewodnikowy z dwoma złączami p-n. Działa tak samo jak tranzystor z tą różnicą, że prąd kolektora nie zależy od prądu bazy, lecz od natężenia promieniowania oświetlającego obszar bazy. Oświetlenie wpływa na rezystancję obszaru emiter-baza. Wykorzystuje się tu zjawisko fotoelektryczne wewnętrzne, tj. zjawisko fotoprzewodnictwa.Przy braku oświetlenia przez fototranzystor płynie prąd zerowy + - (Baza) Fototranzystor może pracować jako: a) fotoogniwo, b) fotodioda, c) fototranzystor bez wyprowadzonej końcówki bazy, d) fototranzystor z wyprowadzoną końcówką bazy.

Charakterystyki i zastosowanie fototranzystorów Fototranzystory mają w porównaniu z fotodiodami dwie zalety, a mianowicie: znacznie większą czułość dzięki wzmocnieniu wewnętrznemu pierwotnego prądu fotoelektrycznego oraz możliwość jednoczesnego sterowania prądu kolektora za pomocą sygnałów elektrycznych i świetlnych. Wadą fototranzystorów jest ich mała prędkość działania. Częstotliwość graniczna fT jest rzędu kilkudziesięciu kiloherców. Fototranzystory znalazły duże zastosowanie. Głównymi obszarami zastosowania są układy automatyki i zdalnego sterowania, układy pomiarowe wielkości elektrycznych i nieelektrycznych, przetworniki analogowo – cyfrowe, układy łączy optoelektronicznych, czytniki taśm i kart kodowych itp. Fototranzystor: a) charakterystyka prądowo – napięciowa, b)charakterystyka czułości widmowej

FOTOTYRYSTOR- tyrystor, w którym sterowanie (przełączanie w stan przewodzenia) może być realizowane za pomocą energii promieniowania elektromagnetycznego wnikającego w głąb struktury półprzewodnikowej; przebieg procesu jest uwarunkowany wewnętrznym zjawiskiem fotoelektrycznym. Fototyrystor jest gaszony identycznie jak normalny tyrystor, np. przez przerwanie prądu anodowego. Parametry optyczne fototyrystora to: przełączające natężenie oświetlenia i optymalny przedział długości fali promieniowania elektromagnetycznego. Fotyrystory są stosowane najczęściej jako elementy odbiorcze (fotodetektory) w niektórych rodzajach transoptorów oraz przełączniki fotoelektr. w układach automatyki. Fototyrystor Symbole graficzne fototyrystora.

KONIEC www.elektronik.friko.pl www.elektronik.friko.pl www.wilkipedia.pl www.tranzystor.pl