Sformułowanie prawa Ohma

Sformułowanie prawa Ohma
Źródła napięciowe i prądowe
Stosunek natężenia prądu płynącego przez przewodnik do
napięcia pomiędzy jego końcami jest stały.
Wzór na prawo Ohma - postać 2
Inaczej prawo Ohma można sformułować także w postaci
zapisu symbolicznego:
I ~ U (I jest proporcjonalne do U)
Natężenie prądu płynącego przez
proporcjonalne do przyłożonego napięcia.
przewodnik
jest
prawo kirhoffa
Idealne źródło napięciowe jest dwuzaciskowym czarnym
pudełkiem, na którego zaciskach występuje różnica
potencjałów (stałe napięcie), niezależnie od wartości
rezystancji obciążającej. Oznacza to, na przykład, że źródło
musi dostarczać prąd I = U/R, gdy do jego zacisków dołączono
rezystor o rezystancji R. Rzeczywiste źródło napięciowe może
dostarczyć maksymalny prąd tylko o skończoonym natężeniu i
w dodatku zachowuje się ono zwykle jak szeregowo połączone
idealne żródło napięciowe i rezystor o niewielkiej wartości
rezystancji. Im mniejsza ta rezystancja tym lepiej. Źródło
napięciowe "lubi" obciążenie zbliżone do rozwarcia i
"nienawidzi" zwarćzcisków, z oczywistych powodów.
Symbole używane do oznaczenia źródła napięciowego
II prawo Kirchhoffa
W
dowolny
obwodzie
zamkniętym
suma
sił
elektromotorycznych jest równa sumie spadków napięć na
elementach obwodu. Dla złożonych obwodów, II prawo
Kirchhoffa stosuje się dla dowolnego "oczka" obwodu. Siła
elektromotoryczna jest to napięcie generowane np. przez
znajdującą się w obwodzie baterię lub zasilacz prądu stałego.
Twierdzenie Thevenina
mówi, że dowolny dwuzaciskowy układ, składający się z
kombinacji źródeł napięcia i rezystorów można zastąpić
szeregowo połączonymi ze sobą pojedynczego rezystora i
pojedynczego źródła napięciowego.Inaczej mówiąc mieszaninę
rezystorów i baterii można zastąpić jednym rezystorem i jedną
baterią
Idealne źródło prądowe jest dwuzaciskowym czarnym
pudełkiem, na którego zaciskach występuje stała różnica
potencjałów (stałe napięcie), niezależne od wartości rezystancji
obciążającej. Oznacza to, że źródło musi dostarczać prąd I =
U/R, gdy do jego zacisków dołączono rezystor o rezystancji R.
Rzeczywiste źródło napięciowe może dostarczyć maksymalny
prąd o skończonym natężeniu i w dodadtku zachowuje się ono
zwykle jak szeregowo połączone źródło napięciowe i rezystor
o niewielkiej wartości rezystancji. Im mniejsza jest ta
rezystancja tym lepiej. Idealne źródło napięciowe wymusza
przepływ prądu o stałym natężeniu przez obwód zewnętzrny,
niezależnie od wartości rezystancji obciążającej i przyłożonego
do jego zacisków napięcia. Aby było to możliwe nie może
istnieć jakiekolwiek ograniczenie wartości napięcia
pojawiającego się na zaciskach źródła prądowego. Rzeczywiste
źródła charakteryzują się pewną graniczną wartością napięcia
wyjściowego zwaną "podatnością źródła". Symbole źródła
prądowego
biernym
elementem
Cewka składa się z pewnej liczby zwojów drutu lub innego
przewodnika nawiniętych np. jeden obok drugiego na
powierzchni walca (cewka cylindryczna), na powierzchni
pierścienia (cewka toroidalna) lub na płaszczyźnie (cewka
spiralna lub płaska). Wewnątrz zwojów może znajdować się
dodatkowo rdzeń z materiału diamagnetycznego lub
ferromagnetycznego - wtenczas cewka nosi nazwę solenoidu.
Punkt pracy jest to punkt na charakterystyce danego
urządzenia lub elementu, w którym zachodzi jego działanie i w
którym mogą zostać określone chwilowe parametry pracy
takiego urządzenia lub elementu.
Charakterystyka pracy może obejmować dowolne wielkości
fizyczne: napięcie elektryczne, ciśnienie gazu, temperaturę, itp.
Kondensator
Dioda prostownicza
Głównymi parametrami diod prostowniczych jest maksymalne
dopuszczalne napięcie wsteczne (napięcia pomiędzy anodą i
katodą w stanie zatkania) i maksymalny prąd przewodzenia,
parametry te określają możliwość użycia diody w konkretnym
zastosowaniu. Innymi parametrami ważnymi w tego rodzaju
zastosowaniach jest maksymalny prąd chwilowy (określający
odporność na przeciążenia), maksymalna moc tracona na
diodzie, czas odzyskiwania zdolności zaworowej (wyznacza
maksymalną
częstotliwość
prądu
prostowanego).
Najpopularniejszym zastosowaniem diody prostowniczej jest
prostowanie napięcia o częstotliwości sieciowej, czyli (w
Polsce) 50 Hz. Dla germanu wynosi ono około 0,2 V (diody
rzadziej stosowane); dla krzemu napięcie to równe jest około
0,7 V. Jeśli przekroczymy te wartości, dioda ulega zniszczeniu
Tranzystor bipolarny
to element elektryczny (elektroniczny) zbudowany z dwóch
przewodników (okładzin) rozdzielonych dielektrykiem.
Doprowadzenie napięcia do okładzin kondensatora powoduje
zgromadzenie się na nich ładunku elektrycznego. Jeżeli
kondensator jako całość nie jest naelektryzowany, to ładunek
zgromadzony na jego okładkach jest jednakowy, ale
przeciwnego znaku. Kondensator charakteryzuje pojemność
określająca zdolność kondensatora do gromadzenia ładunku
Tranzystor
trójkońcówkowy półprzewodnikowy element elektroniczny,
posiadający zdolność wzmacniania sygnału elektrycznego.
Wyróżnia się dwie główne grupy tranzystorów, różniące się
zasadniczo zasadą działania:
Tranzystory bipolarne, w których prąd wyjściowy jest funkcją
prądu wejściowego (sterowanie prądowe).
Tranzystory unipolarne (tranzystory polowe), w których prąd
wyjściowy jest funkcją napięcia (sterowanie napięciowe).
Tranzystor ze względu na swoje właściwości wzmacniające
znajduje bardzo szerokie zastosowanie. Jest oczywiście
wykorzystywany do budowy wzmacniaczy różnego rodzaju:
różnicowych,
operacyjnych,
mocy
(akustycznych),
selektywnych, pasmowych. Jest kluczowym elementem w
konstrukcji wielu układów elektronicznych, takich jak źródła
prądowe, lustra prądowe, stabilizatory, przesuwniki napięcia,
klucze elektroniczne, przerzutniki, czy generatory.
Ponieważ tranzystor może pełnić rolę klucza elektronicznego, z
tranzystorów buduje się także bramki logiczne realizujące
podstawowe funkcje boolowskie, co stało się motorem do
bardzo dynamicznego rozwoju techniki cyfrowej w ostatnich
kilkudziesięciu latach. Tranzystory są także podstawowym
budulcem wszelkiego rodzaju pamięci półprzewodnikowych
(RAM, ROM, itd.).
N
W obszarze typu N występują nośniki większościowe ujemne
(elektrony) oraz unieruchomione w siatce krystalicznej atomy
domieszek (donory). Analogicznie w obszarze typu P
nośnikami większościowymi są dziury o ładunku elektrycznym
dodatnim oraz atomy domieszek (akceptory).
W
półprzewodnikach obu typów występują także nośniki
mniejszościowe przeciwnego znaku niż większościowe;
koncentracja nośników mniejszościowych jest dużo mniejsza
niż większościowych.
to rodzaj diody przeznaczonej głównie do prostowania prądu
przemiennego o małej częstotliwości, której głównym
zastosowaniem jest dostarczenie odpowiednio dużej mocy
prądu stałego (duża moc to pojęcie względne).
UT=U(rozwarcia)
RT=U(rozwarcia)/I(zwarcia)
Cewka(induktor, zwojnica) jest
elektronicznym i elektrotechnicznym.
Złącze p-n
Złączem p-n nazywane jest złącze dwóch półprzewodników
niesamoistnych o różnych typach przewodnictwa: P i N.
Suma natężeń prądów wpływających do węzła jest równa
sumie natężeń prądów z niego wypływających
Jest to prosta konsekwencja zasady zachowania ładunku
elektrycznego: w węzłach sieci ładunek nie znika i nie
gromadzi się w trakcie przepływu prądu.
krzemu zostaną zastąpione w sieci krystalicznej atomami
domieszki, zwanymi donorami
W temperaturze pokojowej prawie wszystkie atomy
domieszkowe zostały zjonizowane. Oznacza to, że na
poziomach donorowych nie ma już elektronów, gdyż wszystkie
przeszły do pasma przewodnictwa. Liczba elektronów w
paśmie przewodnictwa jest znacznie większa niż dziur w
paśmie podstawowym. Dlatego też te pierwsze noszą nazwę
nośników większościowych, a te drugie nośników
mniejszościowych.
Półprzewodnik typu p uzyskuje się przez zastąpienie
niektórych
atomów krzemu atomami
pierwiastków
trójwartościowych
MOSFET
MOSFET
(Metal-Oxide
Semiconductor
Field-Effect
Transistor) - technologia produkcji tranzystorów polowych i
obwodów układów scalonych. Jest to aktualnie podstawowa
technologia produkcji większości układów scalonych
stosowanych w komputerach i stanowi element technologii
CMOS.
P
s- źródło
N
g- bramka (gate)
P
d-dren
N
b- podłoże
Półprzewodnik samoistny jest to monokryształ
półprzewodnika pozbawionego defektów sieci krystalicznej i
domieszek, czyli nie zawierają obcych atomów w sieci
krystalicznej.
Dziurą nazywa się dodatni nośnik ładunku, będący brakiem
elektronu. W półprzewodnikach o małych szerokościach pasma
zabronionego generacja termiczna par dziura-elektron jest
ułatwiona. Liczbę nośników w ciałach stałych wyraża się za
pomocą gęstości lub koncentracji (liczba nośników na
jednostkę objętości.
P
PÓŁPRZEWODNIK TYPU n I TYPU p
(półprzewodniki niesamoistne)
Prosta obciążenia
prostą obciążenia" wrysowaną w charakterystyki wyjściowe
tranzystora. Oprócz tego prosta obciążenia doskonale ilustruje
tzw. "punkt pracy" tranzystora i pomoże zrozumieć w jaki
sposób należy dobierać wartości napięć i prądów określających
ten punkt.
Do wyznaczenia prostej obciążenia wystarczy znajomość IIgo prawa Kirchhoffa i podstawowa wiedza z matematyki (co to
jest funkcja liniowa).
tranzystor, który zbudowany jest z trzech warstw
półprzewodników o różnym rodzaju przewodnictwa,
tworzących dwa złącza PN; sposób polaryzacji złącz
determinuje stan prac tranzystora.
Tranzystor posiada trzy końcówki przyłączone do warstw
półprzewodnika, nazywane:
emiter (ozn. E),
baza (ozn. B),
kolektor (ozn. C).
Ze względu na kolejność warstw półprzewodnika rozróżnia się
dwa typy tranzystorów: pnp oraz npn; w tranzystorach npn
nośnikiem prądu są elektrony, w tranzystorach pnp
dziury.Uproszczona
struktura
i
symbol
tranzystora
npnUproszczona struktura i symbol tranzystora pnp
Półprzewodnik niesamoistny jest wówczas, gdy w sieci
krystalicznej monokryształu zamiast atomów pierwiastka
materiału półprzewodnikowego znajduje się inny atom (np. w
sieci krystalicznej krzemu znajduje się fosfor).
Powstaje wówczas tzw. półprzewodnik domieszkowany, a ten
inny atom nazywamy domieszką. Rozróżniamy dwa rodzaje
domieszek: donorową i akceptorową.
Jeśli na skutek nieregularności sieci krystalicznej w
półprzewodniku będą przeważać nośniki typu dziurowego, to
półprzewodnik taki nazywać będziemy półprzewodnikiem typu
p (niedomiarowy). A gdy będą przeważać nośniki elektronowe,
będziemy nazywać je półprzewodnikami typu n (nadmiarowy).
Półprzewodnik typu n uzyskuje się przez dodanie – w procesie
wzrostu kryształu krzemu – domieszki pierwiastka
pięciowartościowego (np. antymon, fosfor). Niektóre atomy
Rozróżnia się cztery stany pracy tranzystora bipolarnego:
stan zatkania (odcięcia): złącza BE i CB spolaryzowane są w
kierunku zaporowym,
stan nasycenia: złącza BE i CB spolaryzowane są w kierunku
przewodzenia,
stan aktywny: złącze BE spolaryzowane w kierunku
przewodzenia, zaś złącze CB zaporowo,
stan aktywny inwersyjny (krócej: inwersyjny): BE zaporowo,
CB w kierunku przewodzenia (odwrotnie niż stanie
aktywnym).
Stan aktywny tranzystora jest podstawowym stanem pracy
wykorzystywanym we wzmacniaczach; w tym zakresie pracy
tranzystor charakteryzuje się dużym wzmocnieniem prądowym
(kilkadziesiąt-kilkuset).
Stany nasycenia i zaporowy stosowane są w technice
impulsowej, jak również w układach cyfrowych.
Stan aktywny inwersyjny nie jest powszechnie stosowanych,
ponieważ
ze względów konstrukcyjnych
tranzystor
charakteryzuje się wówczas gorszymi parametrami niż w stanie
aktywnym (normalnym), m.in. mniejszym wzmocnieniem
prądowym.
Układy pracy [edytuj]
Rozróżniamy układy pracy tranzystora:
wspólny emiter (OE)
wspólna baza (OB)
wspólny kolektor (OC)