Princip diodového spínače

1. Princip diodového spínače Střední odborná škola Otrokovice Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je ing. Miroslav Hubáček. Dostupné z Metodického portálu www.rvp.cz, ISSN: 1802-4785, financovaného z ESF a státního rozpočtu ČR. Provozováno Výzkumným ústavem pedagogickým v Praze. www.zlinskedumy.cz

2. Charakteristika 1 DUM

3. Náplň výuky Princip diodového spínače Funkce PN přechodu Charakteristika diody Spínací diody Praktické využití diodových spínačů

4. PN přechod vzniká na rozhraní dvou vrstev polovodiče s opačnou vodivostí • oblast P obsahuje majoritní díry, v oblasti N pak elektrony • kromě majoritních nosičů obsahuje PN přechod i nosiče minoritní • v oblasti P jsou to elektrony a v oblasti N díry PN přechod Obr. 1: PN přechod

5. na rozhraní přechodu je velký spád koncentrace nosičů • elektrony pronikají do oblasti P a díry do oblasti N a vzájemně rekombinují • tímto způsobem volné částice s nábojem mizí z oblasti přechodu a začíná se projevovat difuzní elektrické pole • vzniká potenciálová bariéra – oblast přechodu, která neobsahuje volné částice s nábojem Funkce PN přechodu Obr. 2: Potenciálová bariéra

6. proud procházející přechodem je tvořen majoritními a minoritními nosiči • v oblasti typu P jsou • majoritními nosiči díry • minoritními nosiči elektrony • v oblasti typu Njsou • majoritními nosiči elektrony • minoritními nosiči díry • Na principu PN přechodu pracuje polovodičová dioda. Majoritní a minoritní nosiče

7. PN přechod připojíme navnější napětí s kladným pólem na oblasti P a záporným na oblasti N • přechod je zapojen v propustném směru má malý diferenciální odpor • kladně nabité díry a záporně nabité elektrony se budou pohybovat směrem k přechodu, přes který bude procházet elektrický proud Dioda v propustném směru Obr. 3: PN přechod v propustném směru

8. PN přechod připojíme navnější napětí s kladným pólem na oblasti Na záporným na oblasti P • přechod je zapojen v závěrném směru má velký diferenciální odpor • kladně nabité díry a záporně nabité elektrony se budou pohybovat směrem od přechodu, přes který nebude procházet elektrický proud Dioda v závěrném směru Obr. 4: PN přechod v závěrném směru

9. používají v zapojeních, která pracují na • vysokých kmitočtech • v impulzním režimu • spínací dioda má velmi krátkou zotavovací dobou a s malou kapacitu přechodu v závěrném směru • vlastnosti spínacích diod • časová stálost elektrických parametrů • malý šum • uvedené vlastnosti musí být splněny i v případě požadavku detekce, resp. usměrnění VF signálu o malé hodnotě amplitudy Spínací diody

10. KA 136 • křemíková dioda pro spínací účely v oblasti UKV • pracovní proud do 100 mA • závěrné hodnoty napětí nad 25 V se nedoporučují • kapacita přechodu < 2 pFpři pracovní frekvenci 100 MHz • při závěrném napětí do 25 V je závěrný proud maximálně 100 nA • KA 206, 207 • velmi rychlé spínací diody • pracovní proud 75 mA • pracovní závěrné napětí do 50 V u KA 206 a 100 V u KA 207 • doporučená pracovní teplota do 25 °C • doba zotavení v závěrném směru je 4 ns Přehled spínacích diod a jejich vlastností

11. KA 221 – 225 • křemíkové diody pro velmi rychlé spínací obvody • určeny pro střední výkony • maximální propustný proud menší než 500 mA • doba zotavení v závěrném směru 3 ns • velmi nízké impulsní závěrné napětí (25 – 50V) • KAY 11 – 15, 20, 21 • velmi rychlé spínací křemíkové diody středovýkonové • průchozí proudy impulsní menší než 750 mA • maximální pracovní teplota je 150 °C • závěrné impulsní napětí od 25 V do 100 V podle typu diody • doba zotavení v závěrném směru je 3 – 4 ns Přehled spínacích diod a jejich vlastností

12. Jednocestný polovodičový spínač • vyhlazení je tím účinnější, čím je větší kapacita kondenzátoru a odpor rezistoru. Pro má usměrněné napětí hodnotu odpovídající amplitudě střídavého napětí Zapojení spínacích diod Obr. 5: Jednocestný polovodičový spínač

13. Dvoucestný polovodičový spínač • u tohoto typu zapojení jsou využity obě dvě půlvlny střídavého průběhu • účinnost zapojení je dvojnásobná Zapojení spínacích diod Obr. 6: Dvoucestný polovodičový spínač

14. Kontrolní otázky: Vysvětlete činnost PN přechodu. Nakreslete zapojení diody v propustném a závěrném směru. Uveďte základní vlastnosti spínacích diod. Nakreslete obvod s jednocestným a dvoucestným diodovým spínačem.

15. Seznam obrázků: Obr. 1: PN přechod: In: MFF UK: Elektřina a magnetismus[online]. 2010[vid. 27. 3. 2013]. Dostupné z: http://lucy.troja.mff.cuni.cz/~tichy/elektross/soucastky/jeden_prechod/dioda.html Obr. 2: Potenciálová bariéra: In: MFF UK: Elektřina a magnetismus [online]. 2010 [vid. 27. 3. 2013]. Dostupné z: http://lucy.troja.mff.cuni.cz/~tichy/elektross/soucastky/jeden_prechod/dioda.html Obr. 3: PN přechod v propustném směru: In: Wikipedia: the free encyclopedia: Polovodičová dioda [online]. 2012 [vid. 27. 3. 2013]. Dostupné z:http://cs.wikipedia.org/wiki/Polovodi%C4%8Dov%C3%A1_dioda Obr. 4: PN přechod v závěrném směru: In: Wikipedia: the free encyclopedia: Polovodičová dioda [online]. 2012 [vid. 27. 3. 2013]. Dostupné z:http://cs.wikipedia.org/wiki/Polovodi%C4%8Dov%C3%A1_dioda

16. Obr. 5: Diodové spínače: In: Reichl: Jednocestný spínač [ online]. 2013 [vid. 29. 3. 2013]. Dostupné z: http://fyzika.jreichl.com/main.article/view/338-usmernovac Obr. 6: Diodové spínače: In: Reichl: Dvoucestné spínače [online]. 2013 [vid. 29. 3. 2013]. Dostupné z: http://fyzika.jreichl.com/main.article/view/338-usmernovac

17. Seznam použité literatury: [1] BEZDĚK, M.Elektronika I .České Budějovice:KOPP,2002. ISBN 80-7232-171-4 [2] HÄBERLE,H. a kol., Průmyslová elektrotechnika a informační technologie. Praha:Europa – Sobotáles, 2003. ISBN 80-86706-04-4 [3 ] Derivační článek. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. 2012 [cit. 20. 3. 2013]. Dostupné z:http://cs.wikipedia.org/wiki/Deriva%C4%8Dn%C3%AD_%C4%8Dl%C3%A1nek [4] Derivační článek In: KOLOUCH, J., BIOLKOVÁ,V. Impulsová a číslicová technika. [online]. 2003 [cit. 20.3.2013]. Dostupné z: http://home.zcu.cz/~jvarga/skriptum.pdf

18. Děkuji za pozornost 