külluses elektrone ja p-osas külluses auke. Difusiooni toimel hakkab taolises olukorras toimuma laengukandjate vahetus. Tekkinud elektriväli on aga suunatud laengukandjate liikumusele vastu ja laengukandjate liikumine ühest osast teise toimub seni, kuni nende endi poolt tekitatud elektriväli selle katkestab. Laengute tõttu tekib p- ja n-kihi vahele potentsiaal, mille suurus sõltub ainest (germaaniumi korral ligikaudu 0,3 volti; räni puhul pisut üle 0,6 voldi). Vastupingestatud p-n siire Kui ühendada p-n-siire pingeallikaga selliselt, et pingeallika plussklemm oleks ühendatud n-osaga ja miinusklemm p-osaga, siis on vooluallika poolt tekitatud elektriväli samasuunaline p-n-siirde elektriväljaga. Elektriväljade liitumise tõttu suureneb summaarne potentsiaalibarjäär veelgi. Samal ajal leiab aset ka enamuslaengukandjate liikumine (pingeallika elektrivälja mõjul) pingeallika klemmide poole ja ruumilaengu tihedus suureneb veelgi
Türistori aluseks on ränikristallist plaat või ketas, millel asetsevad vaheldumisi p- ja n- juhtivusega kihid. Anood- ja katoodväljastuseks on välimised pooljuhtkihid. Jõuelektroonika seadmetes (juhitavad alaldid, vaheldid jm) kasutatavatel türistoridel ehk jõutüristoridel on neljakihiline pooljuhtkristall, kusjuures väliskihid on legeeritud tugevalt sisemised aga nõrgalt. Nõrgalt legeeritud kihid vähendavad vastupingestatud siirde ruumilaengut ja vähendavad elektrivälja tugevust suurendades siirete lubatavat vastupinget. Lihttüristori struktuur ja tingmärk on toodud joonisel 3.10. Anoodtoiteallikas on reguleeritava pingega UA, koormustakisti Rk piirab anoodvoolu ja reostaadiga RG reguleeritakse tüürvoolu. Juhul kui lüliti S on avatud (IG = 0) on päripingestatud türistori äärmised siirded 1 ja 3 samuti päripingestatud, keskmine siire 2 aga vastupingestatud.
..32). - Bipolaarne liittransistor (33). - Väljatransistorid (p-n siirdega, isoleeritud paisuga), nende ehitus, tööpõhimõte, tunnussuurused (34...37). - Türistorid (dinistorid, trinistorid). Suletav türistor. Sümmeetriline türistor. Türistorite kasutamine jõuelektroonikas (38...41). Käesoleva teksti sisujaotus: 3.1 Pooljuhtmaterjalid 3.2 pn-siire 3.2.1 pn-siire välise pinge puudumisel 3.2.2 Päripingestatud pn-siire 3.2.3 Vastupingestatud pn-siire 3.3 Pooljuhtdioodid 3.4 Bipolaartransistorid 3.4.1 Bipolaartransistor n-p-n transistori näitel 3.4.2 Bipolaartransistoride kolm ühendusviisi: ÜB, ÜE, ÜK 3.4.3 Bipolaartransistoride põhiparameetrid ja liigitus 3.4.4 Isoleeritud paisuga bipolaartransistor 3.4.5 Liittransistor 3.5 Väljatransistorid e. unipolaartransistorid 3.5.1 pn-väljatransistor 3.5.2 MOP-transistorid 3.5
17. Et keelutsoon on suhteliselt kitsas, saab mõningane osa valentsitsooni elektronidest kristallvõre soojusvõnkumiselt küllalt energiat, et hüpata üle keelutsooni juhtivtsooni. Ehk temperatuuri tõustes saavad osakesed rohkem energiat. 18. Pooljuhi omajuhtivusega on tegemist, kui väliste mõjudel tekivad vabad elektrionid ja augud üheaegselt on tundlikud temperatuuri muutustele. Teda iseloomustatakse eritakistuse abil.POOLJUHID ·Asuvad juhtivuselt mittejuhtide ja juhtide vahepeal. ·Tüüpilised pooljuhid on räni ja germaanium. Mõlemad neljavalentsed. ·Pooljuhtide juhtivus sõltub oluliselt temperatuurist, valgustatusest ja lisanditest. · Eristatakse n- ja p-tüüpi pooljuhte ehk elektron- ja aukjuhtivusega pooljuhte. 17. Täiesti puhtal pooljuhtmaterjalil ei pruugi normaalolekus olla mingit juhtivust. Pole vabu elektrone, ega ka auke. Kuid omajuhtivus võib tekkida temperatuuri tõustes. 18. Te...
Vabad elektronid hakkavad liikuma + klemmi suunas. Augud liiguvad vastassuunas. Isepooljuhis on nii elektroni- kui ka aukjuhtivus. n-tüüpi pooljuhis domineerib elektronjuhtivus p-juhte saab kasutada termotakistis, fototakistis. c) Pn-siire on monokristalse pooljuhi ala, milles toimub üleminek aukjuhtivuselt (p- juhtivuselt) elektronjuhtivusele (n-juhtivusele). Pooljuhtseadised (dioodid, transistorid, kiibid) Vastupingestatud pn-siire +N / P- (MIINUSED/PLUSSID) Päripingestatud pn-siire -N/ P+ (MIINUSED PLUSSIDE POOLE/PLUSSID MIINUSTE POOLE) Pingestamata pn-siire N/P (MIINUSED/PLUSSID) 8. Vahelduvvoolu tekitamine. Laengukandjad võnguvad. Voolutugevus muutub perioodiliselt. Kui mingis mähises magnetvoog muutub, tekib emj, same mähise otstes pinge. Generaatori tööpõhimõte. Generaator on seade, mis muundab mingit teist energiat vahelduva
1.Ühise baasiga/paisuga(Uv>Us, faas ei muutu) 2.Ühise emitteriga/lättega (uv>us, iv>is, faasipööre) 3.Ühise kollektoriga/neeluga lüliti Peamised transistorit iseloomustavad parameetrid on: a.) Sisendtakistus (Rs) b.) Vooluvõimendus(iv/is ehk hfe või β (BPT) c.) Pingevõimendus(uv/us ehk Au) d.) Väljundtakistus (Rv) Bipolaarse transistori ehitus: Väli E ainult siirdealas. Korjab vaid siirdealas olevaid laengukandjaid- vähemuslaengukandjate triiv. Vastupingestatud p-n siire. Täiendav päripingega p-n siire. Emitteris on suur difusioonvool. Elektriväli p-n siirdel baasi ja kollektori vahel tõmbab elektronid kollektorisse. Igale konkreetsele baasivoolule vastab kindel võimendatud kollektorvool. Vooluvõimendus on ligikaudne konstant, mis sõltub temperatuurist, sagedusest ja Uk-st. JUGFET võimendi: Transistorid: Filtrid: RC madalpääsfilter RC kõrgpääsfilter RL kõrgpääsfilter LC filter LCR filter Zener diood
Generaatordioodid (Gunni dioodid). 9. Sageduskordistusdioodid (varaktorid). 10. Valgusdioodid, laserdioodid, fotodioodid. Erinevat tüüpi dioodide tingmärgid on toodud joonisel 3.4. Pooljuhtdioodide elektrilisi omadusi iseloomustab pinge voolu tunnusjoon IA = (UAK). Dioodi pinge-voolu tunnusjoon on toodud joonisel 3.5. Kui diood on päripingestatud, s. t. anoodil on katoodi suhtes positiivne pinge, siis juhib diood voolu ja päripingelang on väike. Kui diood on vastupingestatud, siis dioodi läbib ainult väga väike vastuvool. Kui vastupinge on suurem kui dioodi läbilöögipinge UBR, siis vastuvool kasvab järsult. Normaalses tööolukorras ei tohi pinge läbilöögipinget ületada. Dioodi nimipinge on tavaliselt 80 ... 90 % läbilöögipingest. Praktilisel kasutusel võetakse tööpinge 60 ... 70 % läbilöögipingest. Dioodi päripinge saab piisava täpsusega arvutada järgmise valemiga: UF = UF0 + IdrT,
IE + IE = Ic + IC + IB + IB. Siit järeldub, et IE = Ie + IB Sisend- ja väljundvoolude muutuste suhet nimetatakse vooluvõimendusteguriks: 29. Ühise emitteriga lülituse korral on sisendvooluks baasi vool, mis on vähemalt sada korda väiksem kui emitteri vool järelikult on sama palju kordi suurem sisend takistus. Ühise emitteriga lülituses on väljundpinge suhtes järjestikku mõlemad siirded. Nendes kollektorsiire on vastupingestatud ja on seetõttu suure takistusega, emitter-siire on päripingestatud ja väikese takistusega. Seetõttu enamus väljundpingest langeb kollektrosiirdele, kuid väike osa ka emitter-siirdele. See väike osa mõjutab, aga väljundpinge muuutuste korral emitter-voolu ja sealt omakorda kollektorvoolu ja tulemusena on väljundvoolu muutused väljundpinge muutumisel suuremad kui ühise baasiga lülitusel. Järelikult on väiksem ka selle lülituse väljundtakistus.
pärivoolule, kuid pärivoolus on voolu suurenemine suhteliselt väike. Tulemusena selgub et PN siirde ventiili omadused temperatuuri tõustes halvenevad. See asjaolu piirab pooljuht seadiste suurimat lugatavat töötemperatuuri. 1.4 PN siirde läbilöök Kui suurendada vastupingestatud siirdele mõjuvat pinget siis tugevneb siirdes mõjuv elektriväli ning see elektriväli hakkab kiskuma ära tõkkekihis olevate aatomite elektrone. Tulemusena tekib vastuvoolu suurenemine, mis läheb üle laviini taoliseks, siire hävib. Nimetatud põhjusel ei tohi siirdele mõjuv vastupinge ületada teatud piirväärtust ja see väärtus peab olema läbilöögi pingest väiksem. Läbilöögi protsess sõltub ka temperatuurist
liikumine. Esimene auto (tinglikult elektron) liigub natukene edasi, selle auto taha tekkis tühimik (auk), tühimiku täidab järgmine auto (elektron), mille taha tekib omakorda tühimik jne. Nii võib abstraktselt ette kujutada, kuidas augud "liiguvad" ühes suunas ja elektronid teises. Vahepeal tekkinud iseeneslikke pingeid aga rakendada ei saa, sest vooluringi ühendamisel tarvitab ülejäänud vooluahel kiiresti kogu laengu ära. 18. Mis on vastulülitus? Vastupingestatud pn-siire Kui rakendada n-kihile positiivne ja p-kihile negatiivne pinge, siis vastaslaengud tõmbuvad mõlemal kihi otstel (siirdest kaugel) ja suurendavad laenguta ala ehk tekitavad tõkkekihi, mis oma suuruse tõttu ei lase elektrivoolu läbi, sest vastaskihtides olevate laengute tõmbejõud ei ole piisavad selle ületamiseks. Reaalses vastupingestatud pn-siirdes on alati lekkevool, mis eksisteerib sõltumata vastupinge väärtusest. Teatud vastupinge ületamisel
(Edaspidi räägime pnp transistorist. NPN transistoril pingete ja voolude polaarsused täpselt vastupidised.) Nagu jooniselt näha, pingestatakse emittersiire alati päripidi, mistõttu hakkavad enamuslaengukandjad (siin augud) liikuma emitterist baasi. Kuna baasis osutuvad nad vähemuslaengukandjateks, siis on nende konsentratsioon emittersiirde läheduses palju suurem, kui kollektorsiirde lähenduses, seega difusiooni tõttu hakkavad nad üle baasi laiali liikuma. Vastupingestatud kollektorsiire aga on laienenud baasi ning selle elektrivälja sattunud augud (teatavasti läbivad vähemuslaengukandjad siirde elektrivälja takistamatult) liiguvad edasi kollektorisse. Seetõttu on endiselt kollektorsiirde läheduses auke vähem, kui emittersiirde läheduses ning difusioon jätkub. Enamik auke liigub edasi kollektorisse ning ainult vähesed rekombineeruvad baasi elektronidega. Rekombineerunud
ühendatud Kasutus: saab elektrisignaali võimendada, sisse lülitada, tekitada ja muundada 25 Kiip - nüüdis elektroonika põhielement, milles on väiksele pindalale koondatud suur hulk üliväikseid tansistore koos lisadetailidega, mis koos toimivad tervikliku võimendina või protsessorina 26 Pooljuhi juhtivus temperatuurist - Elektrijuhtivuse järsk suurenemine temperatuuri kasvades 27 Diood päripingestatud-võimendab, diood vastupingestatud-alaldab 27 LED e valgusdiood - pooljuht seadis, mis muudab elektrienergia optiliseks kiirguseks (elektromagnetkiirgus) 28 Alalisvool - elektrivool, mille suund ajas ei muutu, tekitab veres elektrolüüsi 29 Vahelduvvool - elektrivool, mille suund ja tugevus muutuvad perioodiliselt [f=50Hz (sagedus)] 30 Vahelduvvoolu amplituud - elektrivoolu tippväärtus (Im) Voolutugevuse hetkväärtus näitab voolutugevust konkreetsel ajahetkel ja sõltub
· Leiutati 24.12.1947 Belli laboris: Shockley, Bardeen, Brattain. Lilienfeldtil oli juba 1925 prototüüp · Tööpõhimõtte järgi: bipolaar- ja väljatransistorid. Sügis 2010 Praktilise elektroonika loeng 25 Aseskeem ·Bipolaartransi elektroodid: emitter, baas, kollektor ·Sisuliselt nagu 2 otsapidi kokku ühendatud dioodi (vt. aseskeemi) ·Baas-emittersiire alati päripingestatud. Pingelang seega 0,6V => väike sisendtakistus · B-K siire vastupingestatud ·Tüüritakse vooluga ·2 erinevat juhtivusetüüpi NPN ja PNP Sügis 2010 Praktilise elektroonika loeng 26 Transistori olulised parameetrid ·Ucemax ehk maksimaalne tööpinge ·Ic max ehk maksimaalne töövool ·Kanali takistus (väljatransistoridel) ·Beeta (h21e) ehk vooluvõimendus (sisend- ja väljundvoolude suhe) dünaamiline · B (h21E) sama alalisreziimis ·Piirsagedus kui vooluvõimendus=1 (ÜE lülitus) ·Sügis 2010
Vooluülekandetegur IK = * IE kus = 0,92....0,99 Avasuunareziim 1.Kui emittersiirde päripingestamise olukorras (transistori norm. Tööreziim), Rakendada emitteri ja baasi vahele lisaks alalispingele ka vahelduv sisenpinge, siis tekitavad väiksesed sisendpinge muutused suhteliselt suuri emittervoolu muutuseid. 2.Peaegu sama suured voolumuutused kanduvad üle ka kollektorvoolule, kuna vooluülekandetegur = ... 1 3.Kollektorringi takistus on aga suur, kuna kollektorsiire on vastupingestatud . Lülitades sinna lisatakistuse koormuseks, ei mõjuta see kogu kollektorringi tööd. 4.Seega kanduvad emiteeris põhjustatud voolumuutused, ülekandununa kollektoriahelasse aga suurel kollektori takistusel pingemuutuse mis oleks väljundpingeks. KOKKUVÕTLIKULT Uvälj = (delta) IC * RK (vaskule poole avatud SUURUS m ) Usis = (delta) IE * r sus K= Uvälj KOKKUVÕTTEKS Väikese takistusega emitterringis sisendpinge poolt tekitatud voolumuutused kanduvad
baasivoolu IB. IEp = IKp + IBp ; = IKp/IEp ülekandetegur (0,996), näitab, palju auke on jõudnud kollektorini. . 29 Bipolaartransistor vooluga tüüritav seadis! Välispingete eesmärk on organiseerida transiitne laengukandjate voog. Vooluülekandetegur = IKp/IE = (IEp/IE)·(IKp/IEp) = Kuna kollektorsiire on vastupingestatud, tekib vastuvool IK0, mis sõltub temperatuurist. IK0 soojuslik vool. IB = IEn + IBp IK0 IE = IK + IB IK = IE + IK0 IB = (1 )IE IK0 ÜB lülitus 30 ÜE lülitus. 1 IK = IB + I Ko = I B + (1 + )I K 0 1- 1- IK = = kus (1 + )IK0 IK0(E) ja IB 1-
temperatuuriga. Dioodi voltamperkarakteristik: Jooniselt on näha, et päripinge korral on sõltuvus lineaarne (alates lävipingest - ca 0.6 V) ning vastupinge võib minna väga suureks, ilma, et vastuvool tõuseks märgatavalt. Graafikult on välja jäänud vastupinge läbilöögi punkt, kus dioodis tekkiv vastuvool hakkab väga kiiresti kasvama. Seda tööpunkti kasutatakse mõningates elektroonika komponentides. (aga siin kontekstis pole oluline) Fotodiood on diood, mis töötab vastupingestatud reøiimis. Sellises olukorras on vooluringis kulgev vool üldjuhul väga väike. Kui aga dioodile langeb valgus, mille sagedus on sobiv, siis need footonid neelatakse siirdealas elektronide poolt ning (elektron hüppab juhtivustsooni) tekib e-a paar, mis EV tulemusena tekitab ringluses voolu. Selle voolu suurus on otseses sõltuvuses peale langesva valgusega ning võimaldab seetõttu valgussignaali elektriliseks signaaliks muundada.
Indutseerkanaliga väljatransistorid on rohkem levinud, kuna nende valmistamisel on tehnoloogilisi protsesse vähem. Indutseerkanaliga transistori saamiseks moodustatakse p-juhtivusega räni aluskristalli kaks kõrglegeeritud n+-piirkonda, kuid juhtivat n-kanalit nende vahele ei tehta. Kahe n+-piirkonna vaheline ränikristalli pind kaetakse oksiidikihiga, mis omakorda kaetakse õhukese alumiiniumikihiga, tekib pais. Juhul kui paisul pinge puudub, on struktuuris kaks vastupingestatud dioodi (pn+-siiret). P-aluskristallis on positiivsed laengukandjad – augud – ülekaalus, kuid seal leidub ka negatiivseid laengukandjaid – elektrone. Teatavasti samanimelised laengud tõukuvad ja erinimelised tõmbuvad. Kui paisule pinget ei rakendata või teda negatiivselt pingestatakse, siis tõmbuvad paisu poole just augud kui vastandmärgilised laengud. Seega kasvab kahe n+ala vaheline takistus veelgi. Transistor on täielikult sulgunud. Rakendades paisule positiivse
Selleks, et tagastada toiteahelasse mootori elektrilisel pidurdamisel genereeritavat energiat, tuleb muuta voolu suunda pooljuhtlülitis. Kahekvadrandiline muundur (joonis 4.33) koosneb kahest eraldi muundurist: pinget vähendavast muundurist PL2 ja D2 ning pinget suurendavast muundurist PL1, D1. Mootoritalitluses töötab pinget vähendav muundur PL2, D2. Pooljuhtlüliti PL1 on pidevalt välja lülitatud (ei juhi voolu). Samuti on suletud vastupingestatud diood D1. Generaatoritalitluses töötab pinget suurendav muundur (PL1, D1), mis võimaldab suunata energiat tagasi toiteallikasse. id1 PL2 id2 Ra La D1 Ud2 Ud1 Ua E
kus 1 on nurksagedus, f1 võrgupinge sagedus ja t aeg. Siinuspinge positiivse poolperioodi vältel dioodi VD anoodi potentsiaal on positiivne ja katoodi potentsiaal on negatiivne ning diood juhib voolu (on avatud) seni, kuni see on päripingestatud. Sel ajal läbib alalisvoolu positiivne poolperiood koormuseks olevat mootorit M. Siinuspinge negatiivse poolperioodi vältel muutub anoodi potentsiaal negatiivseks ja katoodi potentsiaal positiivseks. Nüüd on diood vastupingestatud (on suletud), vool praktiliselt koormust ei läbi ning seetõttu puudub ka koormusel pinge. Sellist tüüpi muundurit nimetatakse poolperioodalaldiks, kuna pinge negatiivne poolperiood on nagu "ära lõigatud." Kuni koormuspinge poolperiood on positiivne, läbib koormust katkev alalisvool, st vool läbib koormust vaid ühes suunas ning omab katkestusi. Seetõttu saab alaldi töötada ainult pinge-voolutasandi esimeses kvadrandis, nagu näitab joonis 1
R eelmises lülituses, kuid U S U V diood on vastupingestatud. - E E Toimub pos. nivoo + fikseerimine ülalt, kuid * a lu m is e n e g
parameetrid halveneksid. Emitteri ja baasi vaheline suurim lubatav vastupinge UEB sõltub transistori tüübist ja on enamasti 3... 5 V. Suurim lubatav kollektorvool ICMAX on suurim alalisvool, millega transistor võib kestvalt töötada, (lubatavat hajuvõimsust ületamata). Võidakse anda ka suurim lubatav impuss-kollektorvool, mis on lubatavast alalisvoolu väärtusest 1,5..3 korda suurem. 6.5.3. Jääkvoolud. Kollektori vastuvool ICBO on vastupingestatud kollektorsiiret läbiv vool (etteantud pingel), kui emitterahel on katkestatud. Selle voolu väärtus sõltub vähe rakendatud pingest, kuid tugevasti temperatuurist. Kollektori ja emitteri vaheline läbivvool ICEO on kollektorahela vool etteantud kollektorpingel, kui baasiahel on katkestatud. Läbivvool on vooluvõimenduse korda kollektori vastuvoolust suurem. Kollektori ja emitteri vaheline vastuvool ICER on kollektorahela vool, kui baasi ja
jäänud voolujuhtivate osade ajutiseks tõkestamiseks tuleb kasutada kaitsekatteid, piirdeid, tõkkeid, varjeid või isoleer katteid, millel peab olema hoiatusmärk ,,elektriohud". 6-20kV elektriseadmetes juhtudel kui voolu juhtivaid osi ei saa kaitsekatete või varjendiga tõkestada lubatakse kasutda isoleerkatteid, mis asetatakse välja lülitatud ja pingestatud voolujuhtivate osade vahele näiteks väljalülitatud lahtlüliti kontaktide vahele, need isoleer katted võivad puutuda vastupingestatud voolujuhtivaid osi. Isoleerkatteid peavad paigaldama ja kõrvaldama 2isikut. Üks nendest lülitaja ja teine vähemalt õhuteadlik isik kasutadae isoleerkindaid ja isoleer keppe või tanke. Töökoha naabruses asuvatele kambritele, kappidele ja paneelidele peab riputama hoiatava ohutussildi ,,seis.pinge". Redelitele ja konstruktsioonidele, mida mööda tuleb ronida kõrguses asuvale töökohale paigaldatakse kohutav ohutussilt ,,ronida siit" . Töökoha paiga ettevalmistamisel on keelatud
Kuid seevastu on dioode neli. Esimesel poolperioodil, kui trafo sekundaarmähise ülemine klemm on positiivne, kulgeb vool läbi dioodi VD1, läbi tarbija ja läbi VD2-e trafo mähise alumisele klemmile. Dioodid VD3 ja VD4 saavad sel ajal vastupinge ja on seetõttu suletud, see tähendab neid vool ei läbi. Järgmisel poolperioodil on mähise alumine klemm positiivne ja sel juhul kulgeb vool läbi dioodi VD3, läbi tarbija ja VD4 26 trafo ülemisele otsale. Sel ajal on vastupingestatud dioodid VD1 ja VD2. Vool läbi tarbija on sama kujuga kui eelmise lülituse korral. p = 0,67; K = 0,9.a Kaks korda kõrgem alaldustegur tuleb sellest, et sekundaarmähis on nüüd poole väiksema keerdude arvuga. U2 Rt Ut It VD3 VD1 VD2 VD4 IU t t I ,IVD1 VD2 t t U 2 t I ,IVD3 VD4 t JOONIS 3.5. I = 0,5I ; U = U , kuna sekundaarmähis on kaks korda väiksema keerdude arvuga, siis F t R 2 max
Kuid seevastu on dioode neli. Esimesel poolperioodil, kui trafo sekundaarmähise ülemine klemm on positiivne, kulgeb vool läbi dioodi VD1, läbi tarbija ja läbi VD2-e trafo mähise alumisele klemmile. Dioodid VD3 ja VD4 saavad sel ajal vastupinge ja on seetõttu suletud, see tähendab neid vool ei läbi. Järgmisel poolperioodil on mähise alumine klemm positiivne ja sel juhul kulgeb vool läbi dioodi VD3, läbi tarbija ja VD4 trafo ülemisele otsale. Sel ajal on vastupingestatud dioodid VD1 ja VD2. Vool läbi tarbija on sama kujuga kui eelmise lülituse korral. p = 0,67; Ka = 0,9. Kaks korda kõrgem alaldustegur tuleb sellest, et sekundaarmähis on nüüd poole väiksema keerdude arvuga. U2 VD4 VD1 t I t U2
annaabi.ee 
