Elektronika.pdf

LIST DO KOCHANEJ ELEKTRONICZKI

DROGA ELEKTRONICZKO... NAUCZ MNIE TEGO, CO...? :)

1. Polprzewodniki

W atomie poziom walencyjny decyduje o wlasnosciach. Liczba elektronow na tym poziomie mowi

o wlasnosciach pierwiastka. W ciele stalym atomy ulozone sa w sieci krystalicznej tak blisko

siebie ze zewnetrzne wartswy elektronow zachodza na siebie co powoduje rozszczepianie

poziomow i powstanie szerokich pasm energetycznych. W zaleznosci o szerokosci pasma

zabronionego material dzielimy na:

- izolatory

- przewodniki

- polprzewodniki

1. Polprzewodniki

2. Zlacze PN

3. Polaryzacja zlacza PN

4. Charakterystyka Diody

5. Wplyw temp na charakterystyke diody

6. Wlasnosci diody polprzewodnikowej

7. Zastosowanie diody polprzewodnikowej (w ukladach prostowniczych)

8. Tranzystory npn i pnp

9. Charakterystyka statyczna tranzystora

10. Tranzystor Unipolarny (Polowe)

11. Tyrystor

12. Charakterystyki statyczne tyrystora

13. Zasilanie i stabilizacja punktu pracy tranzystora

14. Zasilanie potencjometryczne tranzystora

15. Wzmacniacz napięciowy w układzie WE schemat, pasmo, przenoszenia.

16. Wzmacniacz napięciowy z tranzystorem unipolarnym w układzie wspólnego źródła

17. Regulacja wzmocnienia we wzmacniaczach (napięciowe)

18. Układ kaskadowy wzmacniacza

19. Układ Darlingtona dla układu WE

20. Zastosowanie układu Darlingtona

21. Zasada generacji drgań (wzmacniacz ze sprzężeniem zwrotnym)

22. Rozwiązania układowe generatorów RC

23. Stabilizacja elektromechaniczna częstotliwości

24. Wzmacniacz prądu stałego

25. Wzmacniacz operacyjny

26. uA 709 - można przynieść KSERO

27. Na czym polega układ obniżania napięcia stałego we wzmacniaczu uA 709

28. Wzmacniacz operacyjny ze sprzężeniem zwrotnym

29. Wzmacniacz operacyjny w układzie różnicowym

30. Wzmacniacz operacyjny w układzie...

31. Tranzystor jako klucz

32. Multiwibratory astabilne

33. Multiwibratory monostabilne (uniwibratory)

34. Przerzutnik Schmitta

35. Multiwibrator w układzie Schmitta

36. Generator samodławny

37. Multiwibratory bistabilne

38. Układy logiczne

39. Określenie czasu propagacji

40. Bramka linearyzowana

41. Układy formowania impulsów z bramki NAND i zastosowanie bramki linearyzowanej

42. Generator astabilny zbudowany z bramek NAND linearyzowanych

43. Bramka NAND z otwartym kolektorem

44. Zasada sygnalizacji stanów logicznych

<-- polprzewodnik

Wg=Wc-Wv

Ge: Wg=0,67 eV temp pracy: 70’C

Si: Wg=1,11eV temp pracy: 170’C

Polprzewoniki samoistne

1. elektron w pasmie podstawowym (walencyjnym)

2. dziura w pasmie podst.

3. Elektron w pasmie przewodnictwa

W temp T>0’K w polprzewodnikach samoistnych (skladajacym się wylacznie z atomow danego

pierwiastka) zachodzi generacja par dziura-elktron (dziura- ubytek elektronu w pasmie

?podstawowym?).

Zachodzi również proces odwrotny tj elektrony z pasma przewodnictwa zajmuja poziomy

energetyczne w pasmie podstawowym – rekombinacja par dziura-elektron. W ustalonych

warunkach termodynamicznych ilosc elektronow i dziur ustala się w wyniku ?zrownowazenia? się

procesow generacji i rekombinacji. Zjawisko generacji par dziura-elektron prowadzi do

zmniejszenia rezystancji materialu wraz ze wzrostem temperatury. Czas zycia elektronow 100-

1000

Domieszkowanie

Polprzewodniki typu „n” . Dodaje się domieszke pierwiastka z V grupy: As, Pb

2. Zlacze PN

Zlaczem nazywa się bryle polprzewodnikia w ktorej można wyroznic dwie sasiadujace obszary,

przy czym jeden z nich jest typu „p” a drugi typu „n”. Zlacze uzyskuje się przez odpowiednie

rozmieszczenie domieszek donorowych i akceptorowych w polprzewodniku.

W temp pokojowej można przyjac ze wszystkie atomy domieszki sa zjonizowane tj koncentracje

elektronow w pasmie przewodnictwa jest w przyblizeniu rowne koncentracji atomow domieszki

donorowej.

Polprzewodniki typu „p” . W temp pokojowej można przyjac ze wszystkie atomy domieszki sa

zjonizowane. Koncentracje dziur w pasmie walencyjnym jest rowna koncentracji atomow

domieszki akceptorowej.

Zjawisko dyfuzji (dot. Nosnikow wiekszosciowych) – przeplyw nosnikow wiekszosciowych tam

gdzie ich brak

Zjawisko dyfuzji:

- elektrony z „n” przemiszczaja się do „p” (i 0 =powstaje prad dyfuzji)

- dziury z „p” przemieszczaja się do „n” (i 0 =powstaje prad dyfuzji)

/q ) * ln( P P /P N ) [K]

Dla krzemu Si napiecie U 0 =0,7 [V]

Zjawisko unoszenia (pojemnosciowy ladunek q->E) – ruch nosnikow pod wplywem pola

elektrycznego E

- elektrony z obszaru „p” wciagane do „n” (daje to łączny prad unoszenia i U )

- dziury z obszaru „n” wciagane do „p” (daje to łączny prad unoszenia i U )

Prad łączny przez złącze: i 0 =i U => i D -i U =0

sekund. Polprzewodnik samoistny nie nadaje się do konstrukcji polprzewodnikow. Trzeba

uzyskac p>>n (ilosc dziur>> ilosc elektronow).

powstaja rowne ladunki po obu stronach czyli mamy otoczenie z potencjalem V

U 0 =(k

3. Polaryzacja zlacza PN

4. Charakterystyka Diody

- Idealna

W kierunku przewodzenia:

Bariera potencjalu maleje ?? ?? napiecie zewnetrzne, a wiec zmniejsza się warstwa zaporowa.

Prawdopodobienstwo przejscia nosnikow nad mniejsza warstwa zaporowa jest wieksze, rosna

wiec skladowe dyfuzji nosnikow wiekszosciowych.

- rzeczywista

i D >i U ; i F =i D -i U ;

W kierunku zaporowym:

- zwiekszasię pole elektryczne E – nosniki mniejszosciowe maja lepsze warunki do

przeniesienia się przez złącze.

- Pogarszajasię warunki dyfuzji nosnikow wiekszosciowych: i U > i D ; i R =i U -i D

5. Wplyw temp na charakterystyke diody

7. Zastosowanie diody polprzewodnikowej (w ukladach prostowniczych)

- prostownikjednopolowkowy.

Dioda przewodzi wylacznie w czasie dodatnich polowek napiecia.

Pod wplywem temp zmniejsza się opor ponieważ wzrast zjawisko generacji par dziura-elektron.

6. Wlasnosci diody polprzewodnikowej

- pojemnosc zlacza (nieliniowa)

q U – uplywnosc zlacza

q d – uplywnosc zlacza pn

C d – pojemnosc dyfuzyjna wystepuje dla kierunku przewodzenia

C T – Pojemnosc ??? zlacza

C 00 – pojemnosc przy U=0

C T =C 00 /(1-U/U D ) m ; m=1/2 dla zlacza skokowego, m=1/3 dla zlacza stopniowego.

C T jest rzedu 10 do 20 pF

U t – napiecie na wtornym uzwojeniu trafo

I - prad w obwodzie prostownika

U R – spadek potencjalu na rezystorze obciazenia

U D - spadek potencjalu na diodzie.

Diody warstwowe – prostownicze Zenera – male czestotliwosci, duze może (stabilizacja nap

stalych)

Diody ostrzowe – czest od KHz do GHz, male bezwladnosci, nie duze moce

Diody tunelowe – do stabilizacji napiec (do generacji drgan)

- prostownikdwupolowkowy

* o dzielonym wtornym uzwojeniu

9. Charakterystyka statyczna tranzystora

* mostkowy (Groetza) (R D – rezystancja obciazenia).

8. Tranzystory npn i pnp

Wspolczynnik wzmocnienia pradowego dla WE:

0 =

∆

I K /

∆

I B dla WE

0 kilkadziesiat do kilkaset;

Wzmocnienie

tranzystora jest funkcja czestotliwosci:

0 /(1+j

ω β )

T =

B ; f T - czestotliwosc graniczna tranzystora (

0 =1)

Zasada polaryzacji zlacz tranzystora napieciami stalymi

Zł. Wejscie – polaryzacja w kierunku przewodzenia

Zł. Wyjscie – polaryzacja w kierunku zaporowym

Uklady pracy tranzystora (OB, OE, OC)

10. Tranzystor Unipolarny (Polowe)

Stanowi sciezke pradowa ktorej rezystancja jest regulowana pole elektrycznym skierowanym

prostopadle do kierunku plynacego pradu. Istnieje mozliwosc ustawienia pola elektrycznego.

Tranzystory FET

Tanzystor polowy typu MOS (z izolowana bramka)

Typu „n” NMOS

Typu „p” PMOS

10 -15 <<I b <<10 -17

Wiec ?prad? jest duzo wieksze pomiedzy kanalem a G .

Char tranzystora typu MOS:

- z kanalem typu „p”

Prad pomiedzy ZD tworza nosniki wiekszosciowe – dziury

- z kanalem typu „n”

Prad pomiedzy ZD tworza nosniki wiekszosciowe – elektrony

Charakterystyka statyczna tranzystora FET z kanalem „n”

) – bo I g bardzo male

- czestotliwosc pracy bardzo duza 10 do 20 GHz

- brak szumow , szumy termiczne można eliminowac poprzez chlodzenie

- dla FET – i b [nA]

- dla MOS – i b [

Ω

Wlasnosci tranzystorow unipolarnych:

- b duze rezystancje wejsciowe (100 do 1000M

11. Tyrystor

12. Charakterystyki statyczne tyrystora

Na odcinku AB rezystancja ujemna.

U M – napiecie ?podtrzymania?

I M – prad ?podtrzymania?

U T – napiecie zalaczenia

Zalaczenie tyrystora może nastapic:

a) U A >U T (I B =0) dla UBK=0

b) U A <U T (I B =0) dla UBK>0

c) Dostatecznie szybka zmiana U A

Wylaczenie

a) prad ponizej I M I<I M – warunek wylaczenia tyrystora

b) zmiana polaryzacji tyrystora.

Zastosowanie tyrystora

1 I

I β 1 =I E1 – I K1 =I-

1 I E1 =

1 I= I(1-

1 )

I β 1 = I K2 (*)

I E2 = I K1 + I β + I K2

I E2 =

Czas wlaczenia tyrystora ~1 [

Czas wylaczenia tyrystora ~5 [

1 I+ I β + I(1-

1 )

I E2 =I+ I β

I K2 =

2 I E2 + I K0 podstawiajac do *

2 I E2 + I K0 = I(1-

1 )

2 (I+ I β ) + I K0 = I(1-

1 )

2 I β + I K0 = -

2 I + I

1 I

2 I β + I K0 /(1-(

1 +

2 )) - wzor na prad glowny tyrystora

Dla lepszego wykorzystania energii powinnismy wykorzystac triak (aby wykorzystac ujemna

polowe). Można to zrobic w takim ukladzie:

3) Uklady zasilania tranzystora bipolarnego dla OE

3.1) ukladdwubateryjny

Triak – element pieciowarstwowy. Przewodzi prad w obu kierunkach, może być wlaczany

dodatnim lub ujemnym napieciem bramki, odpowiednio do napiecia.

Cel – otrzymanie porzadanych wartosci natezenia pradu i napiec na zlaczu tranzystora (I C , I B , I E )

(U BE ,U KE )

13. Zasilanie i stabilizacja punktu pracy tranzystora

1) cel – otrzymanie porzadanych wartosci natezenia pradu i napiec na zlaczach tranzystora (I C ,

I B , I E ) (U BE ,U KE )

cel stabilizacji – utrzymywanie stalosci w/w parametrow przy zmianach temp T[‘K] i rozrzutu

parametrow

2) Wlasnosci ukladow elektronicznych na które maja wplyw parametry ukladu zasialnia

tranzystora

2.1) wielkosc wzmocnienia – ma wplyw skladowe stale pradu emitera (skladowa stala jest

?bla? pradu stalego) I E ma wplyw wspolczynnik wzmocnienia pradowego

3.2) uklad zasilania jednobateryjny (tzw. Potencjometryczny). Jest to uklad ze sprzezeniem

zwrotnym pradowym przez opornosc RE (szeregowe sprz zwrotne). Ten uklad jest

stosowany najczesciej.

2.2) impedancja wejscia (maleje ze wzrostem I E ) i wyjscia (rosnie ze wzrostem U CE )

2.3) poziom szumow ukladu

F = ((amplituda sygnalu szumow)/(amplituda sygnalu uzytecznego) wej ukladu)/

((amplituda sygnalu szumow)/(amplituda sygnalu uzytecznego) wyj ukladu)

Poziom szumow zelezy od skladowej stalej pradu I E ). Istnieje I E optymalne dla ktorej F

jest minimalne.

2.4) ograniczenie czestotliwosciowe,

B – minimalnie spada do 3 [dB] ;

T =

B –

wzmocnienie

0 spada do 1

0 f B czestotliwosc graniczna.

2.5) Znieksztalcenie nie liniowe. Tylko na odcinkach prostoliniowych charakterystyki nie

otrzymujemy znieksztalcenia sygnalu

f B ; f T =

I 1 =I 2 +I B ; I E R E – I 2 R 2 + U BE =0 ã U BE =I 2 R 2 - I E R E

E C – R E I E - U CE - R C I C = 0 ã U CE =E C – R E I E - R C I C

3.3) Uklad zasilania jednobateryjny (E C ) ze sprzezeniem zwrotnym rownoleglym

(napieciowym) przez R E

2.6) Ograniczenie mocy maksymalnej w ukladzie tranzystorow. Dotyczy max mocy

wiedzielanej w ukladzie tranzystora aby go nie zniszczyc.

2.7) Warunek zasilania – dotyczy napiecia zasilajacego wynika z wyzej wumienionych

wymagac (2.1-2.6)

I K1 =

I β 1 = I(1-

14. Zasilanie potencjometryczne tranzystora

16. Wzmacniacz napięciowy z tranzystorem unipolarnym w układzie wspólnego źródła

Jest to uklad ze sprzezeniem zwrotnym pradowym przez

opornosc R E (szeregowe sprz zwrotne). Ten uklad stosujemy

najczesciej.

I 1 =I 2 +I B ; I E R E – I 2 R 2 + U BE = 0 ã U BE =I 2 R 2 – I E R E ;

E C - R E I E – U CE – R C I C = 0 ã U CE =E C - R E I E - R C I C

15. Wzmacniacz napięciowy w układzie WE schemat, pasmo, przenoszenia.

Z - impedancja wyjściowa

0 jX

ogólnie

I b. mały)

zastosowanie w technice pomiarowej - stopnie wejściowe

r - małe (umożliwia współpracę z następnym stopniem)

17. Regulacja wzmocnienia we wzmacniaczach (napięciowe)

1) Własności

- płynna regulacja wzmocnienia (regulacja w całym zakresie)

- minimalne straty wzmocnienia

- przez element regulacyjny płynie minimalny prąd (należy unikać dużego prądu płynącego przez

element regulacyjny)

- w trakcie regulacji ma być zachowana charakterystyka częstotliwościowa (nie powinna ulegać

zmianie)

2) Wybór wejścia (miejsca dotyczącego regulacji w torze wzmocnienia sygnału (dotyczy

wzmacniaczy wielostopniowych)

- Elementów regulacyjnych nie używa się na wejściu wzmacniacza

- Nie wzmacnia się na wyjściu wzmocnienia elementów regulacyjnych (wzmacniacz pracuje z

maksymalną mocą, a korzysta się tylko z części tej mocy)

3) Przykład regulacji wzmocnienia dla wzmocnienia dwustopniowego

a) poprzez zmianę napięcia dla stopnia II-go

Przykład automatycznej regulacji wzmocnienia w pojedynczym stopniu (ARW)

b) poprzez zmianę natężenia prądu

dla

0,4 [V]

≤

−

B U

ARW

≤

−

[V]

≤

ograniczone bo:

- istniejemożliwość zatkania tranzystora

- wejście w obszar nieliniowy (zniekształcenie sygnału)

k U

]

[

]

Z L

r - b. duże (bo b

0 [dB]

[

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: