10 KiB
Spis treści
Diody
Źródła
Co to jest dioda?
Dioda to element elektroniczny, który przewodzi prąd elektryczny w jednym kierunku, czyli w sposób niesymetryczny. W drugim kierunku znacznie go blokuje lub zupełnie zapobiega jego przepływowi.
Symbol i oznaczenia na diodzie.
Prąd płynie od anody do katody (zgodnie z namalowaną strzałką), czyli od + do -.
Dioda może znaleźć się w dwóch stanach:
- przewodzenia - gdy próbujemy wymusić przepływ prądu od anody do katody i dioda nie stawia nam oporu
- zaporowym - gdy próbujemy puścić prąd "pod prąd (hehe)", czyli w złym kierunku, od - do +
Jak podłączyć diodę?
Katodę podłączamy do masy, czyli minusa. W słowie katdoda jest t, a w t jest taki minusik.
Katoda to ta krótsza nóżka.
Rodzaje diod
Diody krzemowa
Diody krzemowe jako swój półprzewodnik używają krzemu. Diody tego typu mają jedno zadanie - przepuszczać prąd tylko w jedną stronę. Prąd przepływający przed taką diodę traci część swojej energii, czyli spada napięcie.
W praktyce objawia się to tym, że gdy podłączysz diodę szeregowo ze źródłem zasilania, to „za diodą” będzie niższe napięcie. Jest to cecha diod, o której warto pamiętać.
Diody świecące (LED)
Diody LED (light-emmiting diode) zwane również dioda elektroluminescencyjnymi mają w swojej strukturze półprzewodnik, który pod wpływem napięcia świeci. Robi to samo co zwykła dioda i dodatkowo świeci. Warto pamiętać, że różne kolory światła (długości fali) wymagają różnego napięcia. Im krótsza fala tym większe napięcie jest potrzebne. Zbyt dużym prądem można zabić diodę!
Napięcie wymagane do poszczególnych kolorów:
Diody Zenera
Służy do stabilizacji napięcia. Jest to specjalna dioda zaprojektowana do działania w kierunku zaporowym. Maksymalne napięcie na tej diodzie nazywamy napięciem Zenera. Gdy napięcie zaporowe osiągnie wartość zbliżoną do napięcia Zenera, dioda zaczyna przewodzić w kierunku przeciwnym, stabilizując tym samym napięcie. Działa jak stabilizator napięcia, utrzymując stałe napięcie przy zmianach prądu i napięcia wejściowego.
Parametry diody Zenera
- Napięcie Zenera(V_Z) - napięcie przy którym dioda przewodzi w kierunku zaporowym
- Moc maksymalna(P_Z)
- Prąd Zenera(I_Z) - minimalny prąd przy którym dioda osiąga pełne napięcie Zenera i działa stabilnie
- Prąd maksymalny(I_ZM)
- Temperaturowy współczynnik napięcia Zenera - opisuje jak zmienia się napięcie Zenera w zależności od temperatury
- Rezystancja dynamiczna(R_Z) określa jak napięcie zmienia się przy zmianach prądu. Mniejsza rezystancja = lepsza stabilizacja
Dioda prostownicza
Dioda prostownicza charakteryzuje się wysoką wytrzymałością na napięcie w kierunku zaporowym oraz niskim spadkiem napięcia podczas przewodzenia, co umożliwia jej skuteczne wykorzystanie jako element prostujący.
Jak to działa?
Dioda składa się z dwóch półprzewodników. Jeden ma nadmiar elektronów a drugi ich niedomiar (dziurę elektronową). Bez napięcia pomiędzy nimi powstaje bariera potencjału, co zapobiega przepływowi ładunków. Przez przyłożenie napięcia w kierunku przewodzenia redukujemy barierę potencjałów, co umożliwia przebieg prądu. Jeśli przyłożymy napięcie od dupy strony (od - do +), mówimy, że przykładamy napięcie w kierunku zaporowym, bariera potencjału wzrasta, co skutecznie blokuje przepływ prądu.
Przebicie lawinowe
Przebicie lawinowe to zjawisko zachodzące w półprzewodnikach (np. diodach) przy wysokim napięciu w kierunku zaporowym, kiedy napięcie na złączu p-n przekracza określoną wartość (nazywaną napięciem przebicia). W warunkach takich, elektrony i dziury (nośniki ładunku) w materiale są przyspieszane przez silne pole elektryczne, co powoduje, że zderzają się z atomami krystalicznej struktury półprzewodnika. Każde takie zderzenie może wybić dodatkowe elektrony z atomów, tworząc nowe pary elektron- dziura, co z kolei inicjuje dalsze zderzenia i powstanie kolejnych par. Proces ten przybiera formę lawiny, ponieważ każde zderzenie generuje kolejne nośniki, które również przyspieszają, zwiększając przepływ prądu. Przebicie lawinowe pozwala diodom, takim jak diody Zenera, przewodzić prąd w kierunku zaporowym po przekroczeniu napięcia przebicia, jednak w tradycyjnych diodach przebicie to może prowadzić do uszkodzenia, jeśli prąd nie jest ograniczony przez odpowiedni rezystor lub inne elementy obwodu.
Tranzystory bipolarne (BJT)
źródło https://www.youtube.com/watch?v=8IzFCU7EZXY
Co to
Tranzystor to półprzewodnikowy element elektroniczny, który działa jako przełącznik lub wzmacniacz sygnałów elektrycznych
Budowa
Takie tranzystory stanowią połączenie dwóch złączy półprzewodnikowych typu p-n, które razem tworzą strukturę trójwarstwową. Na pograniczu samego złącza p-n spotykają się ze sobą dziury (p) i elektrony (n).
Każdy tranzystor bipolarny ma dwa złącza – złącze baza-emiter (B-E) i złącze baza-kolektor (B-C).
Podział
- Tranzystory
n-p-n- półprzewodnik typu p stanowi bazę tranzystora i jest umieszczony pomiędzy dwiema warstwami typu n. Przypływ przy napięciu dodatnim. - Tranzystory
p-n-ppółprzewodnik typu n stanowi bazę tranzystora i jest umieszczony pomiędzy dwiema warstwami typu p. Przypływ przy napięciu ujemnym. To znaczy, że baza tranzystora jest zawsze po środku. Przy napięciu o przeciwnym znaku do tego, który obsługują, tranzystor przestawia się w stan zaporowy.
Działanie
Tranzystory bipolarne są elementami sterowanymi prądowo. Przykładając odpowiednie napięcie do bazy względem emitera poprzez rezystory ograniczające, polaryzujesz to złącze i wymuszasz przepływ prądu w jego obwodzie. W zależności od rodzaju tranzystora przepływ prądu w tranzystorze n-p-n jest wyzwalany napięciem dodatnim, a w tranzystorze p-n-p – napięciem ujemnym. Wsteczna polaryzacja napięcia powoduje przestawienie tranzystora w stan zaporowy.
Najważniejsze parametry tranzystorów
Tranzystor bipolarny i zjawiska w nim zachodzące w celach praktycznych można opisać za pomocą następujących parametrów: - UBE – napięcie baza-emiter – po jego przekroczeniu tranzystor przechodzi w stan przewodzenia; - IB – prąd bazy – prąd wpływający do bazy tranzystora, steruje przepływem prądu kolektora; - IC – prąd kolektora – jest równy prądowi bazy pomnożonemu przez wzmocnienie tranzystora; - IE – prąd emitera – prąd wypływający z emitera, będący sumą prądu bazy i prądu kolektora; - hFE – współczynnik wzmocnienia prądowego tranzystora.
Stany pracy tranzystorów bipolarnych
Tranzystor bipolarny może znajdować się w trzech stanach pracy. - Stan odcięcia – jeśli napięcie baza-emiter jest mniejsze od ok. 0,7 V, prąd w bazie nie płynie, a rezystancja złącza kolektor-emiter wskazuje na warunki zbliżone do rozwarcia obwodu, więc tranzystor nie przewodzi. - Stan aktywny – jeśli napięcie baza-emiter wynosi co najmniej ok. 0,7 V, przez bazę płynie prąd, a rezystancja złącza kolektor-emiter ulega znacznemu zmniejszeniu. Wartość prądu kolektora w stanie przewodzenia jest proporcjonalna do prądu bazy. Stosunek prądu kolektora do prądu bazy określa wzmocnienie prądowe tranzystora. W takim trybie działania tranzystor pełni funkcję prostego wzmacniacza prądu. - Stan nasycenia – jeśli napięcie baza-emiter jest większe niż ok. 0,7 V, to prąd bazy zostaje odpowiednio podniesiony. Wówczas rezystancja złącza kolektor-emiter jeszcze bardziej maleje. W tym przypadku wartość prądu płynącego przez kolektor jest najwyższa. Taki tranzystor zachowuje się jak przełącznik, który zwiera obwód przez minimalną możliwą rezystancję złącza kolektor-emiter. W takich warunkach wartość prądu emitera jest zbliżona do wartości prądu kolektora, ponieważ zwykle prąd sterujący bazy jest niewielki.
Zastosowanie tranzystorów
Tranzystory mają zastosowanie w:
- układach scalonych
- bramkach logicznych
- wzmacniaczach
Podsumowanie
Tranzystor to element półprzewodnikowy. Ma 3 nóżki: emiter, bazę i kolektor. Jak damy napięcie na środkową nóżkę (bazę) pojawia nam się przepływ pomiędzy dwoma pozostałymi nóżkami (emiterem i kolektorem).
Tryby pracy
Przy stanie
- ocięcia: napięcie < 0.7v, prąd nie płynie
- aktywnym: napięcie ok 0.7v, tranzystor wzmacnia prąd.
- nasycenia: napięcie > 0.7v, tranzystor działa jak przełącznik
ja pierdole jak bardzo mnie to nie obchodzi po co mi ta fizyka