Podstawy Elektroniki

Elektronika

Elektronika jest dziedziną zarówno nauki, jak i techniki, która zajmuje się wytwarzaniem oraz przetwarzaniem sygnałów. Sygnały te są w postaci prądów oraz napięć elektrycznych albo też w postaci pól elektromagnetycznych. Do realizacji tych sygnałów wykorzystuje wiele układów oraz przyrządów. Wśród nich możemy wymienić elementy aktywne, elementy bierne, elementy akustoelektroniczne, elementy optoelektroniczne oraz elementy fotoniczne. Wśród elementów aktywnych możemy wymienić na przykład elementy półprzewodnikowe, takie jak tranzytory, tyrystoty, czy układy scalone oraz lampy próżniowe, wśród których możemy wymienić na przykład diody, triody czy pentody. Elementy elektroniczne aktywne służą wzmocnieniu sygnału i są to swojego rodzaju przetworniki energii elektrycznej, które przetwarzają sygnał, źródła energii, jak również siłę elektromotoryczną SEM. Taki aktywny element potrzebuje zasilania albo też sam pełni funkcję zasilania. Elementami aktywnymi są na przykład półprzewodniki, wzmacniacze czy też źródła prądu elektrycznego. Przewodnikami są substancje krystaliczne, których konduktywność wynosi od 10-8 do 106 simensa na metr. Wraz ze wzrostem temperatury maleje wartość oporu. Pasmo wzbronione półprzewodniki posiadają pomiędzy pasmem walencyjnym a pasmem przewodzenia. Koncentracja nośników ładunku występuje w szerokich granicach. W elektronice stosuje się przeważnie jako materiały półprzewodnikowe pierwiastki z grupy IV, takie jak krzem czy german, jak również pierwiastki z grupy III oraz V, jak na przykład arsenek galu, azotek galu czy antymonek indu oraz pierwiastki z grupy II i VI, jak na przykład tellurek kadmu.

Podobne artykuły

Dioda Zenera
Przy napięciach w zakresie od pięciu do siedmiu wolt mamy do czynienia zarówno ze zjawiskiem Zenera, jak i z przebiciem lawinowym. Natomiast przy napięciach większych od siedmiu wolt, mamy do czynienia już tylko z przebiciem lawinowym. Przebicie lawinowe polega na tym, że napięcie polaryzujące jest tak duże, że nośniki dostają dużą energię. Przez to zderzają się z atomami siatki krystalicznej i oddają im część energii. W ten sposób elektrony przechodzą do pasma przewodnictwa i powstają dziury. Ogólnie reasumując powstaje jonizacja, która powoduje powstanie nowych nośników, które również zaczynają się zderzać z siatką krystaliczną. Taki proces ma miano przebicia lawinowego. Napięcie przebicia nie jest zależne od płynącego prądu, a dioda posiada w stanie przebicia lawinowego niewielką oporność dynamiczną. Od zwykłej diody dioda Zenera różni się tym, że przebicie nie powoduje uszkodzenia diody. Ponadto napięcie przebicia jest określone dokładnie. Diody Zenera posiadają małą oporność dynamiczną, jak również występuje to gwarantowane gwałtowne przejście...

Dioda tunelowa
W złączach tunelowych jest możliwe przejście tunelowe nośników z pasma walencyjnego do pasma przewodzenia. Przejście nośników odbywa się zarówno z obszaru półprzewodnika typu p do n, jak również z obszaru półprzewodnika typu n do p. Ponadto takie przeniesienie nośników jest możliwe także dzięki polaryzacji złącza w kierunku przewodzenia. Czas takiego przejścia tunelowego nośników wynosi około 10-13 sekundy. Przejście tunelowe jest zjawiskiem, które pozwala na przejście cząstki przez barierę potencjału, której wysokość jest większa niż energia samej cząstki. Diody tunelowe wykorzystuje się przeważnie do wytwarzania i wzmacniania słabych drgań wysokich częstości, jak również w układach impulsowych, mogą to być na przykład układy cyfrowe oraz wykorzystuje się je jako aktywne elementy generatorów. Diody tunelowe wykonuje się z krzemu, arsenku galu, antymonku galu oraz z germanu. Do najważniejszych parametrów tych diod należą trzy podstawowe cechy: punkt szczytu, który jest określany przez napięcie oraz natężenie prądu, punkt dolny, który jest określony także przez napięcie...

Dioda pojemnościowa
Dioda pojemnościowa jest typem diody półprzewodnikowej. W diodzie tej wykorzystuje się zjawisko zmiany pojemności złącza p-n. Zmiana napięcia jest możliwa pod wpływem zmiany napięcia, które jest przyłożone w kierunku zaporowym. Złącza tego typu diody mają odpowiednią konstrukcję do wykorzystania możliwości diody pojemnościowej. Diody pojemnościowe wykonuje się przede wszystkim z krzemu albo arsenku galu. Diody pojemnościowe dzielimy na dwa rodzaje. Są to diody warikapy oraz diody waraktory. Warikapy charakteryzują się zmienną pojemnością. Ich pojemność mieści się w granicach od 10 do 500 pF. Używa je się przede wszystkim jako elementy obwodów rezonansowych w układach automatycznego strojenia. Waraktory natomiast charakteryzują się zamienną opornością. Ich pojemność jest rzędu od 0,2 d 20 pF. Stosuje się je w zakresie dużych częstotliwości, w zakresie mikrofalowym oraz w powielaczach częstotliwości. Główną cechą charakteryzującą diodę pojemnościową są dwie skrajne pojemności: pojemność minimalna oraz pojemność maksymalna. Pojemność jest zależna od napięcia i dla dużych napięć pojemność jest minimalna,...

Dioda LED
Przyrządy optoelektroniczne emitują promieniowanie w zakresie światła widzialnego, podczerwieni oraz ultrafioletu. Zasada działania diody LED polega na zjawisku rekombinacji nośników ładunku. Do zjawiska dochodzi w półprzewodniku, gdy elektrony podczas przejścia z wyższego poziomu elektrycznego na niższy zachowują swój pęd. Przejście to nazywa się przejściem prostym. W trakcie przejścia z wyższego poziomu na niższy energia elektronu zamienia się na kwant promieniowania elektromagnetycznego. Tego typu przejścia są możliwe w półprzewodnikach, gdzie znajduje się prosty układ pasmowy. W takich przewodnikach elektron ma taką samą wartość pędu zarówno w minimum pasma przewodnictwa, jak i w wierzchołku pasma walencyjnego. Do najważniejszych parametrów diody LED należą między innymi: sprawność kwantowa, skuteczność świetlna, długość fali emitowanego światła, szerokość widmowa, moc wyjściowa, częstotliwość graniczna, czas narastania, czas opadania, maksymalny prąd przewodzenia zasilający mierzony w miliamperach oraz maksymalne napięcie wsteczne, które wynosi do kilku woltów. Półprzewodnikiem, który charakteryzuje się takimi przejściami jest arsenek galu. Jest on głównie wykorzystywany do...