ELEKTRONIKA n n n Poetak 19 st struje

ELEKTRONIKA n n n Početak 19. st. -struje u metalima i elektrolitima Krajem 19. st. -staklena cijev s elektrodama-katodom i anodom(uz niski tlak i visoki napon) 1870. g. Heinrich Geissler-svjetleće cijevi-ovisno o vrsti i tlaku plina

n n Pri vrlo niskom tlaku nestaje svjetlost, ali se pojavljuju nekakve “nevidljive zrake” iz katode 1858. g. Julius Plücker-”katodne zrake” 1897. g. J. J. Thomson-elektroni 1895. g. Ozračivanjem kovina s katodnim zrakama-pojavljuje se nekakvo prodorno zračenje-Röntgen ga naziva “x-zrakama”

n n 1904. g. J. A. Fleming-elektronska cijev-”dioda” 1906/7. g. L. De Forest postavlja i treću, rešetkastu elektrodu-”trioda”

Katodna cijev

n 1947. g. Shockley, Bardeen i Brattain izumili tranzistor (1956. Nobelova nagrada)

Elektronički uređaji n n n Obrađuju ulazne informacije ili su izvori informacija U medicini je izvor informacija ljudsko tijelo (temp. , tlak, puls, zvuk. . . ), koje se pretvaraju u električni oblik Postupci obrađivanja informacija: pojačavanje, uspoređivanje, mjerenje, memoriranje, odašiljanje na daljinu

Elektronički elementi n n Osnovni sastavni dijelovi elektroničkih uređaja Dijele se na pasivne (otpornik, zavojnica, kondenzator), aktivne (elektronske cijevi i poluvodički elementi) i pomoćne (žice, izolatori, sklopke. . . )

Promjena impedancije otpornika, u ovisnosti o frekvenciji

Sklopovi pasivnih elemenata n Transformator-slog primarne i sekundarne zavojnice

n n Idealni transformator-nema gubitka snage tj. P 1=P 2, u stvarnosti su gubici 10 -20% Omjeri broja zavoja i napona, struje i impedancije:

Sklopovi s vremenskom stalnicom n n Kako bi se kondenzator punio vrlo dugo, definira se vrijeme T=RC za koje se kondenzator napuni na vrijednost 0, 63 U 0 T je vremenska stalnica (konstanta) sklopa

n n Kako bi se kondenzator vrlo dugo praznio traži se neko kraće vrijeme pražnjenje, a to je upravo T Za to vrijeme napon se smanji na vrijednost 0, 37 U 0

Promjena oblika signala pomoću CR sklopa

Promjena oblika signala pomoću RC sklopa

n n n Titrajni krug-sklop zavojnice i kondenzatora, naziva se i LC-sklop Kako induktivni i kapacitivni otpor imaju suprotne učinke, njihov ukupni utjecaj pri određenoj frekvenciji se poništava To se računa izjednačavanjem otpora: RL=RC Iz toga slijedi da je:

n n Ova pojava iščezavanja jalovog otpora naziva se rezonancijom, a pripadajuća frekvencija rezonantnom frekvencijom titrajnog kruga Frekvencija se računa pomoću Thomsonove jednadžbe:

n n n Serijski LC-sklop propušta struju rezonantne frekvencije, a predstavlja otpor za struje drugih frekvencija, i to veće što je veća razlika od rezonantne frekvencije Paralelni spoj prestavlja najveći otpor za struju rezonantne frekvencije Primjena ovih spojeva-odabiranje struja određene frekvencije iz niza struja različitih frekvencija

n n Dogovoreno je da su propuštene struje one kojima je jakost veća od 70% jakosti struje rezonantne frekvencije To se područje Δf naziva propusnim područjem titrajnog kruga

n n Karakteristična ili valna impedancija titrajnog kruga: Omjer prividnog i djelatnog otpora je dobrota (Qfaktor):

Kristalni poluvodiči n n n Silicij i germanij-elementi četvrte skupine periodnog sustava-u vanjskoj ljusci imaju četiri elektrona Spajaju se kovalentnim vezama Čisti kristal nema slobodnih naboja-izolator Termičkim gibanjem mogu nastati šupljine ili slobodni elektroni, koji se međusobno rekombiniraju Kristal sa šupljinama i elektronima postaje vodič (ovisno o temperaturi)

-kristalu Si ili Ge se mogu namjerno dodavati nečistoćedonori (imaju višak elektrona) ili akceptori (imaju manjak elektrona) -kristal s donorima se naziva i N tip, kristal s akceptorima p tip kristal

n n n Uz silicij i germanij postoje i kristali: galijarasenid, indij-antimonid. . . Donori su najčešće: antimon, arsen, bizmut, fosfor, litij Akceptori: aluminij, bor, cink, indij, zlato

Kristalna dioda n n Nastaje doniranjem jednog kristala donorima i akceptorima U dodirnom sloju slobodni elektroni popunjavaju šupljine, pa u njemu nema slobodnih naboja - zaporni sloj

Strujno-naponska karakteristika diode

Zenerova dioda n n Struja naglo raste u zapornom sloju pri tzv. Zenerovom naponu Primjenjuje se kao element za održavanje napona na stalnoj vrijednosti

Tunelna ili Esakijeva dioda

Varikap dioda (kapacitivna dioda) n n n Ponaša se kao promjenjivi kondenzator Sastoji se od dva sloja kristala odvojenih zapornim slojem kao izolatorom Mjenjanjem zapornog sloja mjenja se kapacitet kondenzatora

n n n Fotodioda-osvjetljavanjem se stvaraju slobodni naboji Svjetleća (LED) dioda - pri prolazu struje odašilju svjetlo; koriste se kao signalna svjetla na el. uređajima ili su složene u obliku slova i brojeva Laserska dioda - odašilju uski snop koherentnog monokromatskog svjetla

Tranzistori n n Sastavljeni od poluvodičkog kristala Postoje dvije glavne vrste Bipolarni tranzistori Unipolarni tranzistori

Bipolarni tranzistor n n Sastoji se od tri različite dodirne zone Moguće PNP ili NPN

n n n Prvi strujni krug (baza i emiter) spojen u propusnom smjeru pa u njemu teče struja baze Emiter i kolektor spojeni u drugom strujnom krugu, a kako je kolektor (P-tip) spojen na – pol, u krugu ne bi trebala teći struja Međutim, ako su istodobno uključena oba kruga i u drugom strujnom krugu poteče struja

n n n Promjena bazne struje ΔIb znatno utječe na promjenu struje kolektora ΔIc Transfer resistor (prenešeni otpor)TRANZISTOR Faktor strujnog pojačanja tranzistora u spoju sa zajedničkim emiterom:

Strujno naponska karakteristika

Unipolarni tranzistor (FET) n n n Čini ga kristal jednog tipa (N ili P) Kristal je spojen elektrodama uvod (source) i Odvod (drain) Bočno je dotiran drugim tipom kristala zasun, vrata (gate)

n Promjenom napona Ugs mijenja se debljina zapornog sloja tj. propusnost kanala

Strujano naponska karakteristika FET-a

Analogija između elektronske cijevi i FET-a

Integrirani sklopovi n n n Eng. Integrated circuit (IC) Pojačala, mikroprocesori, memorije Danas se na jednom čipu nalaze cijeli elektronički sklopovi

Osnovni elektronički sklopovi n Ispravljači i stabilizatori

n Za punovalno ispravljanje potrebne dvije diode

n n n Za punovalno ispravljanje služi i Graetzov spoj četiri diode Moguće je i udvostručivanje napona npr. Delon-Greinacherov ili Villardov spojem Postoji i sklop za izravnavanje pulsirajuće struje, sklop za stabiliziranje napona Zenerovom diodom itd…

Pojačala n n Sklopovi u kojima se električne veličine prevode u oblikom jednake veličine povećanih vrijednosti Moguće su razne kombinacije bipolarnog tranzistora i FET-a, koje imaju različita svojstva (pojačanje, ulazni i izlazni otpor, fazni pomak…)

n n Pojačalo se prikazuje četveropolom-sklop s dvije ulazne i dvije izlazne vrijednosti Opisuju ga ulazne i izlazne vrijednosti struje, napona, snage, otpora; omjer njihovih vrijednosti naziva se pojačanje

Operacijska pojačala -Integrirani sklopovi s nekoliko desetaka tranzistora -primjena u mjernoj i regulacijskoj tehnici