Skip navigation

Κρυσταλλοδίοδοι (12ω)

Επαφή ΡΝ

Άσκηση

Σε μια επαφή ΡΝ, από τον ημιαγωγό τύπου Ν (που βρίσκονται κοντά στο σημείο της ένωσης) θα κινηθούν προς του ημιαγωγού τύπου Ρ για να επανασυνδεθούν, με αποτέλεσμα να δημιουργηθεί η περιοχή . Έξω από αυτή την περιοχή δε μπορούν να γίνουν επανασυνδέσεις εξ'αιτίας του φραγμού . Τα που υπάρχουν στην περιοχή απογύμνωσης σε συνδυασμό με τον δυναμικού δημιουργούν την χωρητικότητα .

Enable JavaScript

Δίοδος ΡΝ

Δίοδος ΡΝ σε ορθή πόλωση

Άσκηση

Μια δίοδος είναι ορθά, όταν ο πόλος της εξωτερικής πηγής συνδέεται στο τμήμα Ρ της διόδου και ο πόλος της πηγής συνδέεται στο τμήμα Ν. Όσο αυξάνει η εξωτερική τάση, τόσο η περιοχή απογύμνωσης γίνεται , μέχρι που μηδενίζεται και η δίοδος διαρρέεται από το ρεύμα φοράς. Όταν η εφαρμοζόμενη τάση γίνει ίση ή μεγαλύτερη από την τάση ή γονάτου, τότε το ρεύμα αρχίζει να εκθετικά.

Enable JavaScript

Άσκηση

Μια δίοδος πυριτίου συνδέεται σε ορθή πόλωση με πηγή τάσης Vi=12V και αντίσταση φόρτου RL=1KΩ.

α) Όταν η δίοδος είναι ιδανική (RF=0, Vo=0), τότε το ρεύμα που διαρρέει το κύκλωμα είναι IF= mA

β) Όταν η δίοδος είναι εμπορίου (RF=200Ω, Vo=0,7V), τότε το ρεύμα που διαρρέει το κύκλωμα είναι IF= mA

Enable JavaScript

Δίοδος ΡΝ σε ανάστροφη πόλωση

Άσκηση

Η δίοδος ΡΝ είναι πολωμένη ανάστροφα όταν η τάση ανόδου είναι από την τάση της καθόδου. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα η περιοχή απογύμνωσης να και έτσι στο κύκλωμα να υπάρχει ένα πολύ ρεύμα που ονομάζεται ανάστροφο ρεύμα . Η ανάστροφα πολωμένη ιδανική δίοδος ΡΝ παρουσιάζει αντίσταση, δηλαδή συμπεριφέρεται σαν διακόπτης.

Enable JavaScript

Άσκηση

Μια δίοδος διαρρέεται:

α) από ρεύμα 100mΑ, όταν είναι ορθά πολωμένη με τάση 2V και

β) από ρεύμα 5μΑ, όταν είναι ανάστροφα πολωμένη με τάση 50V.

Η αντίσταση ορθής φοράς είναι Rf= ΚΩ και η αντίσταση ανάστροφης φοράς είναι Rr= ΜΩ.

Enable JavaScript

Άσκηση

Μια δίοδος ΡΝ εμπορίου (Rr = 12 MΩ) συνδέεται σε ανάστροφη πόλωση με πηγή τάσης Vi=12V και αντίσταση φόρτου RL=10KΩ. Το ανάστροφο ρεύμα κόρου Io είναι περίπου ίσο με μΑ.

Enable JavaScript

Χαρακτηριστική καμπύλη διόδου

Άσκηση

Η χαρακτηριστική καμπύλη μιας διόδου ΡΝ χωρίζεται σε τρεις περιοχές:

α) την περιοχή πόλωσης που χαρακτηρίζεται από θετική μικρή τάση και θετικό μεγάλο ρεύμα (mA ή A) μετά την τάση κατωφλίου (ή γόνατος)

β) την περιοχή πόλωσης που χαρακτηρίζεται από αρνητική τάση και αρνητικό μικρό ρεύμα (μΑ ή nA) και

γ) την περιοχή που χαρακτηρίζεται από την αρνητική τάση ζένερ και μεγάλο ρεύμα.

Enable JavaScript

Ευθεία φόρτου (γραφική επίλυση)

Παράδειγμα

Να βρεθεί το σημείο λειτουργίας (VQ, IQ) του ανωτέρω κυκλώματος, χρησιμοποιώντας την χαρακτηριστική καμπύλη της διόδου.

Άσκηση

Σας δίνεται το ανωτέρω κύκλωμα με την ευθεία φόρτου.

α) Το ρεύμα στο σημείο Α είναι ΙD= mA και η τάση στο σημείο Β είναι VD= V.

β) Αν στο σημείο λειτουργίας Q αντιστοιχούν ρεύμα IQ=1,6 mA και τάση VQ=2,8 V, τότε η καταναλισκομένη ισχύς στη δίοδο είναι PD= mW και η καταναλισκομένη ισχύς στο φόρτο είναι PL= mW.

Enable JavaScript

Κύρια χαρακτηριστικά διόδων

Δίοδος μεταβλητής χωρητικότητας (Varicap)

Άσκηση

Η δίοδος varicap είναι μια δίοδος που όταν πολώνεται αντιστοιχεί με ένα μεταβλητό , καθώς η της μεταβάλλεται αντιστρόφως ανάλογα με την εξωτερική τάση που εφαρμόζεται στα άκρα της.

Enable JavaScript

Άσκηση

Ένα συντονισμένο κύκλωμα σε συχνότητα f1=100 MHz χρησιμοποιεί μια δίοδο varicap με χωρητικότητα C=75pF.

α) Αν το κύκλωμα συντονιστεί στη συχνότητα f2=100,080 MHz, τότε η μεταβολή της συχνότητας θα είναι Δf= ΚΗz.

β) Για τη μεταβολή της συχνότητας κατά Δf, η χωρητικότητας της διόδου varicap μεταβάλλεται κατά . Επομένως για να συμβεί η ανωτέρω μεταβολή από τη συχνότητα f1 στη συχνότητα f2, θα πρέπει η χωρητικότητα της διόδου varicap να μεταβληθεί κατά ΔC= pF.

Enable JavaScript

Δίοδος Schottky

Άσκηση

Η δίοδος Schottky είναι μια επαφή μετάλλου και . Το πλεονέκτημά της είναι ότι χρειάζεται πολύ χρόνο για να μεταβεί από την κατάσταση στην κατάσταση αποκοπής. Χρησιμοποιείται σε ψηφιακά κυκλώματα τάσης, διότι το δυναμικό φραγμού της περιοχής απογύμνωσης είναι από το αντίστοιχο μιας κοινής διόδου.

Enable JavaScript

Δίοδος Zener

Άσκηση

Η δίοδος ζένερ πολώνεται αφού λειτουργεί στην περιοχή διάσπασης. Χαρακτηρίζεται από την απότομη του ανάστροφου ρεύματος, όταν η τάση στα άκρα της φθάσει την τάση zener. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε κυκλώματα σταθεροποίησης , καθώς παρέχει σταθερή τάση στα άκρα της ανεξάρτητα από τη μεταβολή στην τάση εισόδου ή τη μεταβολή του φορτίου.

Enable JavaScript

Άσκηση

Μια δίοδος ζένερ έχει θερμοκρασιακό συντελεστή a=0,00038 /oC και τάση ζένερ Vz=6V. Αν η θερμοκρασία αυξηθεί κατά Δθ=50οC, τότε η τάση ζένερ θα μεταβληθεί κατά ΔVz= Volt.

Σημ: Για τη λύση του προβλήματος δίνουμε ως δεδομένο ότι η μεταβολή της τάσης ζένερ προσδιορίζεται από τον τύπο:

Enable JavaScript

Άσκηση

Στο ανωτέρω κύκλωμα η δίοδος ζένερ έχει τάση Vz=6,8V, η αντίσταση R=950Ω και η τάση της πηγής είναι Vi=10V.

α) Αν η αντίσταση της διόδου ζένερ είναι Rz=0Ω, τότε το ρεύμα Ιz = mA.

β) Αν η αντίσταση της διόδου ζένερ είναι Rz=50Ω, τότε το ρεύμα Iz = mA.

Τι παρατηρείτε όσον αφορά την διαφορά των ρευμάτων Iz;

Enable JavaScript

Άσκηση

Αν στο ανωτέρω κύκλωμα η Vi=20V και η Rz=0Ω, τότε το ρεύμα Iz= mA.

Enable JavaScript

Άσκηση

Να γίνει η σωστή αντιστοίχιση:

CT
VZ
IL
IZ
VR
ΙR

Enable JavaScript

Τροφοδοτικά

Ημιανόρθωση

Άσκηση

Σε ένα κύκλωμα ημιανόρθωσης ή ανόρθωσης έχουμε τάση και ρεύμα εξόδου μόνο κατά τις ημιπεριόδους πολικότητας της τάσης εισόδου. Η συνιστώσα του ημιανορθωμένου ρεύματος (ή τάσης) ορίζεται ως η μέση τιμή του ημιανορθωμένου ρεύματος (ή της τάσης) σε όλη την περίοδο Τ και μετριέται με ένα αμπερόμετρο ρεύματος, ενώ η ενεργός τιμή του ρεύματος μετριέται με ένα αμπερόμετρο ρεύματος.

Enable JavaScript

Άσκηση

Αν στο ανωτέρω κύκλωμα ημιανόρθωσης η μέγιστη τάση της εναλλασσόμενης εισόδου είναι Vm=50V, η αντίσταση φορτίου είναι RL=100Ω και η δίοδος D είναι ιδανική (RD=0Ω), τότε να βρείτε:

α) την μέση τιμή τάσης Vdc

β) την μέση τιμή ρεύματος Idc

γ) την ενεργό τιμής τάσης Vrms

δ) την ενεργό τιμή ρεύματος Irms

Πλήρης ανόρθωση

Άσκηση

Το κύκλωμα πλήρους ανόρθωσης δίνει ρεύμα στο φόρτο και στις δύο της τάσης εισόδου. Η μέση τιμή (dc) του ρεύματος (και της τάσης) στην πλήρη ανόρθωση είναι από ότι στην ημιανόρθωση. Για να αποφύγουμε τη χρήση με μεσαία λήψη χρησιμοποιούμε την ανορθωτική διάταξη διόδων.

Enable JavaScript

Άσκηση

1. Ποιες δίοδοι άγουν κατά την θετική ημιπερίοδο της εναλλασσόμενης τάσης εισόδου και ποιες κατά την αρνητική;

2. Αν η μέγιστη τάση της εναλλασσόμενης τάσης εισόδου είναι Vm=50V, η αντίσταση φορτίου είναι RL=100Ω και η δίοδος D είναι ιδανική (RD=0Ω), τότε να βρείτε:

α) την μέση τιμή τάσης Vdc

β) την μέση τιμή ρεύματος Idc

γ) την ενεργό τιμής τάσης Vrms

δ) την ενεργό τιμή ρεύματος Irms

Ανιχνευτής κορυφής

Άσκηση

Τα φίλτρα είναι ηλεκτρονικές διατάξεις που χρησιμοποιούνται για την εξομάλυνση της των τάσεων. Ο ανιχνευτής (ή φίλτρο πυκνωτή) αποτελείται από ένα πυκνωτή συνδεδεμένο με την αντίσταση φόρτου. Όσο μεγαλύτερες είναι η αντίσταση φόρτου και η του πυκνωτή, τόσο είναι η σταθερά χρόνου RC, με αποτέλεσμα η τάση στην έξοδο (VL) να πλησιάζει τη μέγιστη τάση (Vm). Στην περίπτωση πλήρους ανόρθωσης η κυμάτωση είναι σε σύγκριση με την κυμάτωση της ημιανόρθωσης.

Enable JavaScript

Άσκηση

Να γίνει η σωστή αντιστοίχιση:

Vdc
Idc
Vrms
Vm
Irms
Vγ

Enable JavaScript

Άσκηση

Αν στον πλήρη ανορθωτή με πυκνωτή (βλέπε σχήμα) η μέγιστη τάση εισόδου είναι Vm=24V, η τάση φόρτου πρέπει να έχει μέση τιμή Vdc=18V, το συνεχές ρεύμα φόρτου να έχει τιμή Idc=500mA και η συχνότητα τάσης δικτύου είναι f=50Hz, τότε να βρεθεί η κατάλληλη τιμή χωρητικότητας C για τον πυκνωτή, έτσι ώστε να εξομαλύνεται ικανοποιητικά η τάση εξόδου.

Ψαλιδιστής

Άσκηση

Στο κύκλωμα του ανωτέρω σχήματος η μέγιστη τιμή της ημιτονοειδούς τάσης εισόδου Vi είναι Vm=15V. Οι δίοδοι Zener έχουν την ίδια τάση Vz=10V. Αν η αντίσταση R=10KΩ, τότε να σχεδιάσετε την κυματομορφή της τάσης εξόδου VL.

Διπλασιαστής τάσης


(c) Αμπατζόγλου Ιωάννης, Ηλεκτρονικός Μηχανικός, καθηγητής ηλεκτρονικών ΠΕ1708