Aktiiviset komponentit Diodi Transistori FET TRIAC opamp Diodin

Aktiiviset komponentit Diodi, Transistori, FET, TRIAC, opamp • Diodin käyttö: tasasuuntaus, vapaakäynti diodi, signaalin ilmaisin, logiikka, tasolukko, jännitteen tuplaaja ym…. . • Diodi koostuu P- ja N-tyyppisestä puolijohteesta. • Kuvassa diodi on ”hyllyssä”. Tällöin pn-rajapintaan muodostuu tyhjennysalue, jossa varaukset ovat kääntyneet väärin päin.

Doidi myötäsuunnassa • Jotta tyhjennysalueen varauksen saisi purettua täytyy diodin yli oleva jännite nostaa noin 0, 7 V: iin(Si). Tämän takia ominaiskäyrän mukainen virta on lähes nolla ennen 0, 7 V: n rajajännitettä ja kasvaa eksponentiaalisesti tämän jälkeen. • Estosuuntaan diodi kestää tyypistä riippuen 10 V-3000 V

Diodi estosuunnassa •

Diodin viive • Patoutuneen varauksen Qrr purkausaika trr on diodin viive. Se aiheutuu diodin hajakapasitansseista: transiitio-ja diffuusikapasitanssi. Diodi voidaan kytkeä uudestaan johtavaksi vasta viiveen trr kuluttua. Eri sovelluksiin eri diodit. Tasasuuntausdiodi ei tarvitse olla nopea. Hakkuridiodin täytyy olla nopea ja pehmeästi toipuva(soft recovery) häiriöitten välttämiseksi.

Tasasuuntaus • Puoliaaltotasasuuntaus • Diodi päästää läpi vain positiiviset puoliaallot. Diodin yli jää 0, 7 V jännitehäviö. Kuorman virta/jännite katkeaa negatiivisen puoliaallon ajaksi. • Kondensaattori C 1 eliminoi jännitteen ”rippeliä”. Iso C 1 => pieni rippeli

Kokoaaltotasasuuntaus • Tarvittaessa enemmän energiaa otetaan käyttöön kokoaaltotasasuuntaus. Nyt molemmat puoliaallot tuottavat tasavirtaa kuormaan. • Jotta rippeli saataisiin riittävän pieneksi tarvitaan kondensaattori, joka ylläpitää kuorman virtaa/jännitettä silloin kun vaihejännite on alle sallitun.

Suodatuskondensaattorin mitoitus •

Tasasuuntausdiodin valinta • Diodin tulee täyttää seuraavat kriteerit: 1. Jännitekestoisuus riittävä (100% ylimitoitusta) 2. Virtakestoisuus (20% ylimitoitusta) 3. Toistuvan virtapiikin kesto riittävä (repetitive forward current) 4. Ei toistuvan virtapiikin kesto (Non repetitive forward/kondensaattori latautuu) 5. Diodin lämpötila ei saa kasvaa liiaksi(RMS-virta/keskiarvovirta)

Zener-diodi • Zenerillä tehdään referenssijännitteitä ja pienitehoisia jänniteregulaattoreita ja sitä käytetään ylijännitesuojana. • Zeneri toimii estoalueella ja reguloinissa toimintapisteen minimi virta valittava riittävän suureksi, jotta ei jouduta mutka-alueelle. Tällöin jännite pysyy vakaana vaikka zenerin virta vaihtelisi. Hyvä arvaus minimivirraksi on 5 m. A (kuvassa vähemmän) • Zenerin puolijohde toimintaperiaatteita on kaksi. • Uz<6 V tunneloitumismekanismi • Uz>6 V avalanche-läpilyönti • Näiden lämpötilakertoimet päinvastaiset • Jos Uz=6 V toimii molemmilla tavoilla • 6 V zeneri lämpötilavakaa

Zener-stabiloinnin mitoitus •

Teholähde Piirikaaviossa tyypillinen teholähde. Muuntajalla skaalataan jännite sopivaksi, joka sitten tasasuunnataan ja reguloidaan käyttöjännitteeksi mikropiireille. Lineaarinen regulaatori riittää noin yhteen ampeeriin asti. Suuremmilla kuormilla käytetään hakkuria.