РАДИОТЕХНИКА И ЕЛЕКТРОНИКА (ПОЧЕТЕН КУРС) - ПОЛУПРОВОДНИЦИ

I Z33T home page I страници на македонски јазик I

ПОЛУПРОВОДНИЦИ

Полупроводниците се електронски елементи направени од материјали кои по својата вредност на електрична спроводливост се наоѓаат помеѓу изолаторите и проводниците. Такви материјали се германиум, силициум, галиум арсенид и слични. Носители на електричеството низ полупроводниците во електричното поле се празнините кои се движат во насока на електричното поле и електроните кои се движат во насока спротивна на насоката на електричното поле. Позитивните носители на електричеството (празнините) се означуваат со „П“ (P на латиница), а негативните носители на електричество (електроните) се означуваат со „Н“ (N на латиница).

Во практиката идеално хемиски чисти полупроводници не постојат. Постоењето и на најмали примеси од други елементи во структурата на полупроводниците, многу ја менува нивната електрична спроводливост. Зголемувањето на спроводливоста на полупроводниците под дејство на примесите, се должи на зголемување на бројот на слободни електрони, или на зголемување на бројот на шуплини. Спроводливоста на полупроводниците може да се менува со контролирано додавање на примеси или со дејствување на електрично поле, температура или светлина.

За разлика од проводниците, кај кои електричната отпорност се зголемува со зголемување на температурата, кај полупроводниците, со зголемување на температурата, електричната отпорност се намалува.

Разликуваме две групи на полупроводници и тоа: полупроводници од Н-тип (N-tip) и полупороводници од П-тип (P-tip). Кај полупроводниците од Н-тип, главни носители на електричната струја се негативно наелектризираните електрони, а кај полупроводниците од П-тип, главни носители на електричната струја се позитивно наелектризираните „празнини“.

Интересно е да се спомне дека силициумот, кој е основен елемент за изработка на полупроводниците, го има насекаде околу нас во природата и тоа во огромни количини. Всушност, силициумот е составен дел на песокот.

Полупроводнички елементи

Во радиотехниката и електрониката се употребуваат повеќе видови на полупроводнички елементи, а најчесто се користат: диоди, транзистори, интегрални кола, тиристори, триаци, фотоелементи и други.

ДИОДИ

Диодата е електронски елемент со две приклучни електроди (терминали) кои се нарекуваат анода (A) и катода (K). Низ диодата може да протекува електрична струја само во една насока, и тоа кога анодата е на повисок потенцијал од катодата.

Диодата е составена од два полупроводни слоја и тоа N-тип и P-тип, а материјалот е најчесто силициум, германиум или селен. Германиумските диоди најчесто се употребуваат како детектори, а силициумските диоди најчесто се употребуваат како диоди за општа употреба, за претворање на наизменичната во еднонасочна пулсирачка струја, прикидачки диоди, варикап-диоди (диоди со променлив капацитет) и слично.

На следнава слика се прикажани разни видови диоди:

Идеална диода би била таа диода што во една насока би ја пропуштала целата електрична струја, а во друга насока воопшто не би пропуштила струја.

Реалната диода меѓутоа не е баш таква. Кога низ диодата протекува електрична струја во проводна насока, на неа се јавува одреден пад на напон. Диодата има речиси константен пад на напон, кој изнесува од 0.6 до 1 волт, во зависност од јачината на струјата која протекува низ диодата во проводна насока. Исто така, ако ја поврземе обратно (инверзно) сепак тече некоја мала струја (нано или микро ампери), а тоа во некои уреди може да пречи.

Во нормални услови, кога напонот е помал од „напонот на прагот“, електричната отпорност на диодата е многу голема и диодата не проведува електрична струја. Штом напонот ја достигне вредноста на „прагот“ (за германиумовите диоди тоа е околу 0,3 V, а за силициумовите диоди напонот на прагот е околу 0,6 до 0,7 V) отпорноста на диодата нагло се намалува и таа започнува да спроведува електрична струја.

Напонот на прагот кај шотки-диодите може да биде и 0,2V, кај црвените ЛЕД може да биде 1,4V и повеќе, а кај сините ЛЕД може да биде и до 4,0V.

Диодите се изработуваат во разни облици и големини. Во принцип, колку се поголеми димензиите на диодата, толку поголема струја може да тече низ неа, односно поголемо куќиште на диодата значи дека е предвидена за поголема моќност. Диодите кои се предвидени за поголема моќност, имаат метално куќиште или метален дел од куќиштето, па треба да се монтираат на ладилник, бидејќи при работа со поголеми моќности се ослободува голема количина на топлина, па ако диодата не се лади, може да биде уништена за неколку секунди.

Типови на диоди

 Постојат повеќе видови на диоди. Во пракса, најчесто се среќаваат зенер диоди, варикап диоди, ЛЕД диоди, фото-диоди и други.

Зенер диоди
Зенер диодата е диода која доколку се поврзе нормално (+ на анода и - на катода) работи како обична диода, но доколку се поврзе обратно (- на анода и + на катода) има ефект да на одреден напон почне да пропушта струја (да проведува). Тој напон се вика зенеров напон и можат да се купат такви диоди со различни напони од 2 волти па се до 200 волти. Да спомнам дека вакво проведување има и кај обичните диоди ако им го прекорачиме максималниот дозволен инверзен напон, но кај зенер диодите точката на проведување е фабрички точно одредена.
Се користат за добивање на стабилни напони (во стабилизирани извори на напојување) или за заштита од преголеми напони (да не дозволат напонот на порасне над нивниот зенеров напон во уредот кој го штитат).

Варикап диоди
Варикап диодата е диода која го менува својот капацитет (се однесува како мал променлив кондензатор) во зависност од големината на инверзниот напон кој се носи на неа. Се користи во радио уреди и тв уреди за автоматско (напонско) менување на станиците и каналите. Да спомнам дека секоја диода, па и обичните диоди имаат мал капацитет (се однесуваат како мал кондензатор) од 1 до 2pF (пико фаради), но кај варикап диодите овој ефект е намерно направен да е поизразен. Постојат варикап диоди кај кои капацитетот може да се менува од од 2pF па се до 200pF.

ЛЕД диоди
ЛЕД диодата е тип на диода која кога е правилно поларизирана и низ неа тече струја, нејзиниот кристал дава светлина. Тие се изработуваат во повеќе бои, форми и големини. Постојат лед диоди кои емитуваат невидлива инфрацрвена светлина.

Ласерски диоди
Ласерските диоди, се слични како ЛЕД-диодите, со таа разлика што ласерските диоди емитуваат ласерски зраци, чија бранова должина може да биде во видливиот дел од електромагнетниот спектар или можат да бидат невидливи (инфрацрвени или ултравиолетови зраци). Ласерските диоди се користат во голем број оптички уреди (ЦД и ДВД), потоа во технологијата на оптички комуникации и слично. Во поново време постојат ласерски диоди со голема моќ, кои се користат за прецизно ласерско сечење на разни материјали и друго.

.

Фото диоди
Фото диоди се всушност диоди кои се направени од провидно куќиште и кога ќе падне светлина на нивниот PN спој, на нив се создава мал напон (миливолти) кој линеарно зависи од интензитетот на светлото и може да се користи во уреди кои мерат интензитет на светлост.

Шотки диоди
Шотки диодата е многу слична со обичната диода во својата работа, но има две разлики. Првата разлика е што шотки диодата е побрза од обичната диода и може да се користи во уреди кои имаат повисока фрекфенција во работењето (радио, тв уреди и импулсни - дигитални извори на напојување, квалитетни напонски исправувачи) а исто така има и помал пад на напон кога проведува струја од 0.2 до 0.5 волти (поблиску е до идеална диода).

Тунел диоди
Тунел диодата е слична со зенер диодата, значи почнува да проведува на одреден напон но откако ќе проведе напонот на неа паѓа на многу понизок напон (тунел ефект). Ова најчесто се користи во уреди кои на одреден напон треба да вклучат нешто и да остане вклучено додека не падне напонот на некое ниско ниво.

Останати типови на диоди:

    Пин диоди - слични како обичните диоди но многу побрзи;
    Импат диоди - диоди кои се користат во осцилатори за микробранови линкови од 3 до 100GHz;
    Ган диоди - диоди кои се користат за изработка на осцилатори од 10 до 200GHz (некои модели и до 3THz);
    Шокли диоди - во суштина слични со дијак (тиристор без гејт);
    Сик диоди - високонапонски диоди (напон на пробивање и до 100kV);
    Полимер диоди - корисни како органски ЛЕД диоди за дисплеи (ОЛЕД).

ТРАНЗИСТОРИ

Транзисторот е електронски полупроводнички елемент со три електроди (терминали) кои се нарекуваат база (B), емитер (E) и колектор (C). Транзисторот може да се употребува за засилување на електрични сигнали или да се употребува како прекидач, за пропуштање или непропуштање на електрични сигнали. Се изработуваат во разни облици и големини.

Во принцип, колку е поголем танзисторот, толку поголема струја може да тече низ него, односно поголемо куќиште на транзисторот значи дека е предвиден за поголема моќност. Транзисторите кои се предвидени за поголеми моќности, имаат метално куќиште или метален дел од куќиштето, па треба да се монтираат на ладилник, бидејќи при работа со поголема моќност се ослободува голема количина на топлина, па ако транзисторот не се лади, може да биде уништен за неколку секунди.

Транзисторот е составен од три полупроводни слоја. Според распоредот на полупроводничките слоеви, транзисторите можат да бидат од PNP или NPN вид. Нивниот состав и симболите со кои се означуваат на електронските шеми се претставени на следнава слика:

За работа на NPN-транзисторот колекторот треба да се приклучи на позитивен потенцијал, емитерот на негативен потенцијал, а протокот на струјата („отварањето“ на транзисторот) се контролира со позитивен потенцијал на базата

Поларизацијата на PNP-транзисторот е обратна од поларизацијата на NPN-транзисторот. За работа на PNP-транзисторот, колекторот треба да се приклучи негативен потенцијал, емитерот на позитивен потенцијал, а протокот на струјата („отварањето“ на транзисторот) се контролира со негативен потенцијал на базата.

Принцип на работа на транзисторот

Основната функција на транзисторот е да го контролира протокот на електричната струја. Транзисторот функционира така што со мала струја во влезното коло, помеѓу емитерот и базата, се управува со многу поголема струја во излезното коло на транзисторот, помеѓу емитерот и колекторот. Работата на транзисторот може да се објасни со славина за вода, каде што вентилот на славината го контролира протекувањето на водата. Кај транзисторот, тој вентил се нарекува база.

Главни карактеристики на транзисторите

Клавна карактеристика на транзисторот е неговото засилување, кој се изразува како фактор на засилување во спој со заеднички емитер.

Секој транзистор има свои максимални вредности на напонот, струјата, работната фреквенција и други параметри пропишани од производителот.

Транзисторот е многу осетлив на промена на температурата. Превисоки промени на температурата не само што би ја попречиле правилната работа на транзисторот, туку би можеле и да го уништат. Со зголемување на температурата, се зголемува и колекторската струја на транзисторот. Зголемувањето на колекторската струја предизвикува понатамошно зголемување на температурата на транзисторот, а тоа пак предизвикува уште поголема струја и тоа се случува како лавина, додека транзисторот не се уништи. Затоа, за правилна работа на транзисторот, потребно е да се обезбеди правилна работна точка (работен опсег) и стабилизирање на работните услови на транзисторот. Тоа се прави со избор на соодветна поларизација и напон на електродите од транзисторот кој не смее да ги пречекори вредностите дадени од производителот. Температурната стабилизација се изведува со елементи (отпорници или други полупроводници кои го регулираат преднапонот на базата.

Транзисторот како прекинувач (switch)

Кога транзисторот работи како прекинувач, со помош на многу мала електрична струја низ едните електроди на транзисторот, се овозможува проток на многу поголема електрична струја низ другите електроди на транзисторот. Со други зборови, со вклучување или исклучување на многу мала струја на влезот, се овозможува вклучување или исклучување на многу поголема електрична струја на излезот на транзисторот.

Ова претставува основа на работата на сите компјутерски чипови. На пример, мемориските чипови во компјутерите содржат стотици милиони, па дури и милијарди малечки транзистори, и секој од нив може да се вклучува или исклучува посебно. Поради тоа што секој транзистор во меморискиот чип може да се има две состојби (вклучен или исклучен) тој може да складира две различни состојби (дигитални единици и нули). милијардите транзистори во чипот можат да складираат милијарди дигитални единици и нули...

Транзисторот како засилувач

Кога транзисторот работи како засилувач, многу мали промени на електрична струја на влезот од транзисторот (најчесто во струјното коло на базата) овозможува многу поголеми промени на електричната струја на излезот од транзисторот (најчесто во струјното коло помеѓу колекторот и емитерот).

Транзисторот има три електроди, па една од нив секогаш мора да биде заедничка и на влезното и на излезното струјно коло. Така разликуваме засилувачки степени со транзистор во конфигурација со заедничка база, заеднички колектор или заеднички емитер.

Во спојот со заедничка база, зе се остварува засилување само на напонот. Во спојот со заеднички колектор, се остварува засилување само на струјата, а во спој со заеднички емитер, се остварува засилување и на напонот и на струјата, па засилување на моќноста во овој спој е најголемо. Секоја од наведените конфигурации (споеви) има различни карактеристики кои ќе ги објаснам посебно.

Главна цел при проектирањето на засилувач, е тој да бидел линеарен (верен на влезниот сигнал, само засилен) со што е можно помали изобличувања. за да се оствари тоа, треба да се обезбедат услови во кој ќе работат елементите на засилувачот, како што се соодветни напони, струи, температура, работна точка, влезно излезни импеданси и слично. Сето тоа може да се постигне со правилно проектирање на елементите кои го сочинуваат засилувачот, за да се добијат саканите карактеристики.

Засилувач со транзистор во спој со заедничка база

Влезниот сигнал е приклучен помеѓу емитерот и базата, а излезниот сигнал се добива помеѓу колекторот и базата на транзисторот. На долната слика е прикажан принцип на засилувач со NPN транзистор во спој со заедничка база:

Со кондензаторот Cb базата на транзисторот виртуелно е споена на маса за РФ-сигнал. Овој кондензатор треба да се одбере да има доволен капацитет за да претставува ниска отпорност за фреквенцијата на која ќе работи засилувачот.

Отпорниците Rb1 и Rb2 служат за да обезбедат соодветен преднапон на базата и стабилизација на работната точка на транзисторот.

Кондензаторите C1 и C2, ја одвојуваат еднонасочната струја од наизменичниот сигнал во колото на емитерот и колекторот.

Kај засилувач со транзистор во спој со заедничка база, позитивната полупериода од наизменичниот сигнал на влезот, ќе продуцира позитивна полупериода на наизменичниот сигнал на излезот, па затоа влезниот и излезниот сигнал ќе бидат со иста фаза. Тоа е прикажано на следнава слика:

Засилувачот со транзистор во спој со заедничка база има ниска влезна импеданса и висока излезна импеданса, а напонското засилување е пониско во однос на засилувачот со транзистор во спој со заеднички емитер. Затоа, конфигурацијата со заедничка база се употребува за РФ-засилувачи, а многу ретко, речиси никогаш не ја среќаваме за засилување на нискофреквентни сигнали.

Се разбира, базата на транзисторот не мора да биде директно во контакт со заземјувањето, туку може да биде заземјена преку кондензатор (како на горната слика) бидејќи РФ-сигналите лесно поминуваат преку кондензатор, доколку тој има соодветна вредност на капацитетот. Затоа, во шеми за РФ-засилувачи со транзистор во спој со заеднчка база, често може да се сретне токму такво решение.

Засилувач со транзистор во спој со заеднички колектор

Влезниот сигнал е приклучен помеѓу базата и колекторот, а излезниот сигнал се добива помеѓу емитерот и базата на транзисторот. Ваков засилувач е познат како „емитерско следило“ или „напонско следило“. На долната слика е прикажан принцип на засилувач со NPN транзистор во спој со заеднички колектор (емитерско следило, или напонско следило):

Отпорниците Rb1 и Rb2 служат за да обезбедат соодветен преднапон на базата и стабилизација на работната точка на транзисторот.

Напонското засилувања ва ваквиот засилувач е приближно еднакво на 1 (малку помалку од 1). Затоа влезниот напон е речиси еднаков на излезниот напон.

Kај засилувач со транзистор во спој со заеднички колектор, позитивната полупериода од наизменичниот сигнал на влезот, ќе продуцира позитивна полупериода на наизменичниот сигнал на излезот, па затоа влезниот и излезниот сигнал ќе бидат со иста фаза. Тоа е прикажано на следнава слика:

Влезната импеданса е висока, а излезната импеданса е ниска. Ваквата конфигурација ја употребуваме за засилувачи кај кои е потребна ниска излезна импеданса, на пример за приклучување на звучник или слично.

Засилувач со транзистор во спој со заеднички емитер

Влезниот сигнал е приклучен помеѓу базата и емитерот, а излезниот сигнал се добива помеѓу колекторот и емитерот на транзисторот. На долната слика е прикажан принцип на засилувач со NPN транзистор во спој со заеднички емитер:

Отпорниците Rb1 и Rb2 служат за да обезбедат соодветен преднапон на базата и стабилизација на работната точка на транзисторот која дополнително е стабилизирана со емитерскиот отпорник Re, a кондензаторот Ce служи за да ја снижи импедансата помеѓу емитерот и масата. Кондензаторите C1 и C2, ја одвојуваат еднонасочната струја од наизменичниот сигнал во колото на базата и колекторот. На излезот од засилувачот е приклучен отпорникот RL, кој има улога на потрошувач (товар).

Kај засилувачот со транзистор во спој со заеднички емитер, позитивната полупериода од наизменичниот сигнал на влезот, ќе продуцира негативна полупериода на наизменичниот сигнал на излезот, па затоа влезниот и излезниот сигнал ќе бидат со спротивна фаза, односно се разликуваат за 180 степени. Тоа може да се види на следнава слика:

Во следната табела се дадени основните карактеристики на сите три опишани конфигурации на линеарни засилувачи со транзистор во спој со заедничка електрода:

Стабилизација на работната точка на транзисторите

За да може транзисторот да работи правилно како засилувач, потребно е да се воспостават соодветни работни услови, односно обезбедување на определени еднонасочни напони и струи на електродите од транзисторот. Работната точка на транзисторот се дефинира со точно определена вредност на еднонасочен преднапон на базата на транзисторот. Ова на англиски се на рекува „bias“. Ако транзисторот е NPN-тип, тогаш работната точка се определува со позитивен преднапон (bias) на базата, а ако транзисторот е од PNP-тип, тогаш работната точка се определува со негативен преднапон (bias) на базата.

Претходно напишав дека транзисторите се многу осетливи на промена на температурата. Ниту премногу ниски ниту премногу високи температури не се погодни за функционирање на транзисторите. Превисоки промени на температурата не само што би ја попречиле правилната работа на транзисторот, туку би можеле и да го уништат. Со зголемување на температурата, се зголемува и колекторската струја на транзисторот. Зголемувањето на колекторската струја предизвикува понатамошно зголемување на температурата на транзисторот, а тоа пак предизвикува уште поголема струја и тоа се случува како лавина, додека транзисторот не се уништи. Германиумските транзистори имаат горна гранична температура околу 90 степени целзиусови, додека силициумските транзистори оваа граница е двојно повисока и изнесува од 150 до 200 степени целзиусови. Затоа, за правилна работа на транзисторот, потребно е да се обезбеди правилна работна точка (работен опсег) и стабилизирање на работните услови на транзисторот. Тоа се прави со избор на соодветна поларизација и напон на електродите од транзисторот кој не смее да ги пречекори вредностите дадени од производителот. Температурната стабилизација се изведува со елементи (отпорници или други полупроводници) кои го регулираат преднапонот на базата.

Во продолжение ќе го објаснам начинот на стабилизација на работната точка за сите пет примери од горнава слика:

На горната слика под (А) е прикажано наједноставно нагодување на работната тпочка на транзисторот со приклучување на базата на транзисторот на погонскиот напон преку отпорникот Rb, со што базата добива определен преднапон потребен за правилна работа за засилувачот. Вредноста на отпорникот Rb се одбира за да се добие саканата струја на базата од транзисторот, а со тоа и саканата работна точка. Ваквото решение со нагодување на работната точка со фиксен преднапон, или подобро кажано, со фиксна (стална) предструја, има недостатоци. На пример, поради струјата на базата која има секогаш иста вредност определена со отпорникот Rb и напонот на напојување, не е можна замена на транзисторот со некој друг транзистор кој има малку поинакви карактеристики. За секој нов транзистор, во оваа шема треба да се промени вредноста на отпорникот Rb. Освен тоа, ваквиот склоп ќе биде многу осетлив на варијации на температурата. Работната точка во овој пример не е стабилна при промена на температурата и затоа овој начин најчесто не се применува во пракса.

На горната слика под (Б) е прикажан начин на стабилизација на работната точка на транзисторот со помош на автоматски преднапон на базата (автоматска предструја). Ова е остварено така што отпорникот Rb од базата на транзисторот не е споен директно на погонскиот напон, туку е приклучен директно на колекторот, при што се остварува напонска негативна повратна врска. Негативната повратна врска делува така што автоматски го намалува засилувањето доколку дојде до зголемување на засилувањето поради пораст на температурата. Доколку дојде до зголемување на колекторската струја, ќе дојде до поголем пад на напонот на отпорникот Rc, па тоа ќе предизвика намалување на напонот помеѓу колекторот и емитерот, а со тоа и намалување на напонот помеѓу колекторот и базата. Струјата на базата ќе се намали, а поради тоа, ќе се намали и колекторската струја. Во овој случај, негативната повратна врска постои и за наизменичниот (корисен) сигнал), но поради големата вредност на отпорникот помеѓу базата и колекторот, повратната врска е слаба, па не влијае многу на засилувањето на транзисторот.

Со оваа еднонасочна негативна реакција се постигнува одредена стабилизација на работната точка и при варијации на температурата и при евентуална замена на транзисторот.

На горната слика под (В) е прикажан спој кој е сличен на оној под (A) бидејќи преднапонот на базата е фиксен и се добива преку отпорникот Rb, но додатно е употребена струјна негативна реакција (струјна негативна повратна спрега) која се добива на емитерскиот отпорник Re. Базата преку која се управува NPN-транзисторот е позитивна во однос на емитерот. Емитерската струја која поминува преку Re создава пад на напонот кој го намалува преднапонот на базата во однос на емитерот. Тоа значи дека со зголемување на колекторската струја, падот на напонот на Re ќе се зголеми, па со тоа струјата на базата ќе се намали, а поради тоа ќе се намали и колекторската струја. Со оваа еднонасочна негативна повратна спрега преку отпорникот Re се постигнува стабилизација на работната точка на транзисторот. За да се спречи намалување на засилувањето на овој засилувачки степен, поради влијанието на негативна повратна спрега за наизменичниот сигнал, се додава кондензатор со доволен капацитет паралелно на емитерскиот отпорник Re. На тој начин (со кондензаторот) се премостува отпорникот Re за наизменичниот корисен сигнал. За НФ-засилувач, вредноиста на кондензаторот изнесува 10 до 100 mF, а за РФ-засилувач вредноста на кондензаторот изнесува од 1nF до 100 nF, во зависност од фреквенцискиот опсег. Доколку се сака да се намали изобличувањето на наизменичниот сигнал во ваквиот засилувачки степен, тогаш може да се примени негативна повратна спрега и за наизменичниот сигнал, па нема да се употреби кондензатор паралелно на отпорникот Re.

На горната слика под (Г) е прикажан спој кај кој напонот на базата се добива со делител на напонот кој го сочинуваат отпорниците Rb1 и Rb2. Овој спој овозможува три пати подобра стабилизација на работната точка во однос на спојот прикажан под (Б). Во пракса, вредноста на отпорникот Rb1 е околу 10 пати поголема од вредноста на Rb2, а вредноста на работниот отпорник Rc е малку помала од Rb2.

На горната слика под (Д) е прикажан спој кој обезбедува уште поголема стабилност на работната точка на транзисторот во однос на спојот под (Г). Преднапонот на базата се добива со делител на напонот кој го сочинуваат отпорниците Rb1 и Rb2 кои се напојуваат од погонскиот напон со константна вредност. Со помош на емитерскиот отпорник Re се добива струјна еднонасочна негативна реакција (повратна спрега). Базата преку која се управува NPN-транзисторот е позитивна во однос на емитерот. Емитерската струја која поминува преку Re создава пад на напонот кој го намалува преднапонот на базата во однос на емитерот. Тоа значи дека со зголемување на колекторската струја, падот на напонот на Re ќе се зголеми, па со тоа струјата на базата ќе се намали, а поради тоа ќе се намали и колекторската струја. Со оваа еднонасочна негативна повратна спрега преку отпорникот Re се постигнува стабилизација на работната точка на транзисторот. За да се спречи намалување на засилувањето на овој засилувачки степен за наизменичниот (корисен) сигнал поради влијанието на негативна повратна спрега, се додава кондензатор со доволен капацитет паралелно на емитерскиот отпорник Re. На тој начин (со кондензаторот) се премостува отпорникот Re за наизменичниот корисен сигнал. За НФ-засилувач, вредноста на кондензаторот изнесува 10 до 100 µF, а за РФ-засилувач вредноста на кондензаторот изнесува од 1nF до 100 nF, во зависност од фреквенцискиот опсег. Доколку се сака да се намали изобличувањето на наизменичниот сигнал во ваквиот засилувачки степен, тогаш може да се примени негативна повратна спрега и за наизменичниот сигнал, па нема да се употреби кондензатор паралелно на отпорникот Re.

На долнава слика под (Ѓ) е прикажан спој кој обезбедува истовремено и струјна и напонска еднонасочна негативна реакција (повратна спрега) со што се постигнува многу голема температурна стабилност на работната точка:

Струјната негативна реакција се постигнува со отпорниците Rb1 и Re, додека преку Rb2 се добива еднонасочна напонска негативна реакција, бидејќи десниот крај на отпорникот Rb1 не се напојува со постојан напон, туку со променлив напон од колекторот на транзисторот. Овој спој делува слично на спојот прикажан под (Б) на претходната слика (со автоматски преднапон), но поради делителот на напон (Rb1 и Rb2) стабилизацијата на работната точка е многу подобра.

На следнава слика е прикажано добивање на автоматски работен преднапон на базата на транзисторот и стабилизација на работната точка на транзистор во излезен линеарен РФ-засилувач:

Преднапонот на базата на транзисторот се остварува преку отпорникот R2 и напонот на краевите од диодата D. Ако транзисторот е силициумски, тогаш и диодата треба да биде силициумска, а ако транзисторот е германиумски, тогаш и диодата треба да биде германиумска. За најдобар резултат при стабилизацијата на работната точка, диодата треба да биде во термички врска со транзисторот, а тоа се постигнува така што диодата се монтира на ист ладилник со транзисторот. При зголемување на температурата, напонот на краевите од диодата се намалува, а поради тоа се намалува и напонот за преднапон на базата, со што емитерската струја се одржува на константна вредност. На овој начин се остварува речиси потполна стабилизација на работната точка во работниот опсег во кој инверзната струја на колекторскиот спој е мала. При повисоки температури, кога влијанието на инверзната струја на колекторскиот спој е пресудно за нестабилност на работната точка, стабилизацијата се врши преку емитерскиот отпорник R1.

Реков дека доколку транзисторот е силициумски (што денес е најчест случај) тогаш и диодата треба да биде силициумска. На силициумските диоди, падот на напонот, додека низ нив протекува електрична струја изнесува од 0,6 до 1 V. Јачината на струјата може да се нагоди со правилен избор на отпорникот R2, така што на базата може да се донесе потребниот преднапон, во зависност од класата во која ќе работи засилувачот.

Класификација на засилувачите со транзистори во зависност од положбата на работната точка

Претходно спомнав дека работната точка на транзисторот се дефинира со точно определена вредност на еднонасочен преднапон на базата на транзисторот. Ако транзисторот е NPN-тип, тогаш работната точка се определува со позитивен преднапон на базата, а ако транзисторот е од PNP-тип, тогаш работната точка се определува со негативен преднапон на базата. Во зависност од положбата на работната точка на транзисторот, која ги определува карактеристиките на засилувачот, разликуваме засилувачи во класа А, класа Б, класа Ц, класа АБ, класа Д, класа Е итн. Помеѓу овие класи постојат значајни разлики во врска со големината на корисната моќност, степен на искористување, изобличување итн. За правилно проектирање на еден засилувачки степен, најнапред треба да се определи класата во која ќе работи засилувачот. Главните особини на најчесто користените класи на засилувачи ќе ги објаснам во следниов текст:

Класа А
Транзисторите во засилувачи од класа А, работат во своето линеарно подрачје од Ic-Ube карактеристиката, а тоа бара повисок преднапон на базата на транзисторите. Во оваа класа, транзисторите се „отворени“ со помош на преднапонот на базата и тече голема еднонасочна колекторската струја, без разлика на присуството или отсуство на влезниот корисен наизменичен сигнал што треба да го засилат. Поради тоа, степенот на искористување е многу мал, ефикасноста е најмала, а при својата работа се грејат најмногу (имаат најголема дисипација) во споредба со засилувачи од другите класи за иста моќност. Кај засилувачите од класа А, речиси и да нема разлика во потрошувачката на електрична енергија при мирување и при максимална моќ. Добра особина е тоа што овие засилувачи имаат најмало изобличување во споредба со сите останати засилувачки класи, особено кога се врши засилување на мали (слаби) сигнали, па тоа е основна предност на засилувачите од класа А.
Вредноста на преднапонот на базата на транзисторите кои работат во класа А, не е само толкава колку да го држи транзисторот постојано вклучен, туку преднапонот е уште повисок, во областа на кривата на транзисторот која е најрамна, односно која дава најлинеарно засилување и на најмалите сигнали. Тоа значи дека преку транзисторот можат да поминат обете полупериоди од наизменичниот сигнал што треба да биде засилен, па со тоа целиот сигнал ќе може да биде верно репродуциран и засилен. Ефикасноста, односно коефициентот на полезно дејство на засилувачите од класа А, во пракса изнесува околу 20 до 25%.
Засилувачите од класа А најмногу се применуваат во линеарни кола каде вредностите на сигналите се мали.

Класа Б
Кај транзисторите кои работат во класа Б, работната точка се наоѓа во долниот дел на Ic-Ube карактеристиката, во точка во која штотуку престанува да тече колекторската струја. Тоа значи дека низ транзисторот, во отсуство на влезен наизменичен сигнал, не тече еднонасочна колекторска струја, па нема ниту колекторска дисипација (претворање на електричната струја во топлина). Колекторската струја протекува само при присуство на влезен сигнал и тоа кај NPN-транзисторите за време на позитивната полупериода, а кај PNP-транзисторите за време на негативната полупериода на влезниот наизменичен сигнал. Само тогаш влезот на транзисторот ќе се поларизира во пропусна насока. Степенот на искористување е далеко поголем од засилувачите во класа А, а исто така и корисната моќност е поголема. Ефикасноста, односно коефициентот на полезно дејство на засилувачите од класа Б, во пракса изнесува околу 75%. Дисипацијата на транзисторите е многу помала, па нема потреба од користење на големи ладилници дури и при поголеми моќности. За сметка на тоа, изобличувањето на сигналот е многу поголемо, што претставува основен недостаток на класата Б. Затоа во засилувачите од класа Б никогаш не се користи само еден транзистор, туку секогаш се користат два транзистора во симетрична спрега. Едниот за позитивната, а другиот за негативната полупериода. Преодните изобличувања („Crossover Distortions“ односно „Zero Crossing Distortions“) кои се јавуваат кај Б Класата (затоа што посебно се засилува секоја полупериода од сигналот) знаат да бидат многу чујни и неугодни (кај аудио засилувачите) заради тоа што секогаш кога некој транзистор се вклучи или исклучи (за да се засили една од полупериодите на синусоидата) доаѓа до големи изобличувања.
Дополнително доаѓа до поголеми изобличувања и затоа што мора да помине одредено време од моментот кога транзисторите примаат наредба да се „отворат“ односно „затворат“ до моментот додека тие стварно го направат тоа.

Класа АБ
Поради закривеноста на Ic-Ube карактеристиката во нејзиниот долен дел, не е можно да се избегнат изобличувањата на сигналот ниту кога се употребуваат два симетрично поврзани транзистори во класата Б. За да се намалат изобличувањата на корисниот сигнал, работната точка се поставува во една меѓукласа која се нарекува АБ. Тоа се постигнува така што преднапонот на базата од транзисторот се поставува повисоко во однос на преднапонот кај класата Б, но е пониско од преднапонот кај класата А. На тој начин, при мирување (во отсуство на влезен сигнал), низ транзисторот протекува мала колекторска струја, но не толку голема како кај транзисторите во А класа. Ефикасноста, односно коефициентот на полезно дејство на засилувачите од класа АБ е поголема од ефикасноста на засилувач во класа А, но е помала од засилувач во класа Б. Корисната моќност е помала од онаа во класа Б, но затоа изобличувањата се исто така многу помали. И кај оваа класа (како во класата Б) мора да се користат два транзистори во симетрична спрега. Едниот за засилување на позитивната полупериода, а другиот транзистор за засилување на негативната полупериода од влезниот наизменичен сигнал. Класа АБ се применува најчесто кај излезни транзистори во моќни аудио засилувачи, но и кај линеарни РФ-засилувачи.

Класа Ц
Работната точка во класата Ц се наоѓа во областа во која транзисторот е закочен, така што преку него протекува струја само за време на врвовите на позитивните или негативните полупериоди (во зависност од тоа дали транзисторот е NPN или PNP). Тоа значи дека преднапонот на базата е понизок од напонот при кој транзисторот започнува да проведува струја. Ефикасноста, односно коефициентот на полезно дејство на засилувачите од класа Ц е многу поголем во однос на класите А, Б и АБ. Исто така и остварената корисна моќност е поголема. Оваа класа е погодна за примена во нелинеарни РФ-засилувачи (за засилување на CW или FM сигнал)

Класа Д
Засилувачите во класа Д се разликуваат од останатите класи бидејќи функционираат на сосема различен начин. Овие засилувачи не се базирани на линеарна електроника, туку работат во импулсен режим. Транзисторите во засилувачите од класа Д работат како прекидачи. Кога транзисторот е исклучен, низ него не тече никаква струја. Кога транзисторот е вклучен, напонот на него е многу мал (во идеален случај изнесува 0) Поради тоа, тие се многу ефикасни, имаат висок степен на искористување и при својата работа ослободуваат многу помала топлина во однос на класичните засилувачи. На овој начин се смалува потребата од големо и моќно напојување и големи ладилници за ладење на транзисторите.

Засилувачите во класа Д се базираат на импулсно-ширинска модулација (ИШМ) или делта-сигма модулација . Времетраењето на полупериодите на правоаголниот сигнал зависи од вредностите на влезниот наизменичен сигнал. На излезот од модулаторот (кој е составен дел на засилувачите од Д класа) сигналот е правоаголен со само две вредности: единици (1) и нули (0).

Оние што не ја доволно познаваат електрониката, засилувачите од класа Д вообичаено ги нарекуваат дигитални. Имено, засилувачите во класата Д не засилуваат дигитални сигнали, туку тие засилуваат модулирани сигнали, најчесто според импулсно-ширинската модулација (ИШМ) или делта-сигма модулација. Производ на овие две модулации не е дигитален сигнал бидејќи и во двата случаи одредена вредност на амплитудата на сигналот се претвора во одредена должина на импулс, и таа вредност е потполно аналогна големина, односно таа не е квантизирана.

Со развој на технологијата и производството на квалитетни МОСФЕТ-транзистори, кои работат како многу брзи прекидачи, се овозможува на засилувачите од класа Д да имаат подобар "квалитет" (мали изобличувања, широк, фреквенциски опсег). Притоа, потребни се релативно високи фреквенции на работа на модулаторот во засилувачот (од 200 kHz до 1 MHz), а тоа, поради релативно малите паразитни капацитивности, го дозволуваат само транзисторите од најновите генерации. Сето ова, како и грижливиот избор на соодветна повратна врска, им овозможи на новите генерации засилувачи во класата Д да се приближат по квалитет до најдобрите изведби на засилувачи во класата АБ.

Ефикасноста, односно коефициентот на полезно дејство на засилувачите од класа Д, во пракса изнесува околу 95% и повеќе!.

Униполарни Транзистори, односноТранзистори со ефект на поле (FET - Field Effect Transistors)

Освен обичните, односно биполарните транзистори (кои се нарекуваат уште и BJT - Bipolar Junction Transistors) постојат и други видови на транзистори, од кои во пракса најчесто се употребуваат таканаречените FET-транзистори. (FET=Field Effect Transistors) Тие се нарекуваат и униполарни транзистори, бидејќи за разлика од обичните (биполарните) транзистори кај кои носители на електричеството беа и празнините и електроните, кај униполарните транзистори, носители на електрицитетот можат да бидат или само електроните или само празнините. Носителите на електрицитетот кај униполарните транзистори се управуваат со напон преку управувачката електрода, кој создава електрично поле, и на таков начин се променува електричната отпорност на елементот.

Слично како што постојат NPN и PNP транзистори, така постојат и FET-транзистори со N-канал и FET-транзистори со P-канал.

Кај FET-транзисторите со N-канал, носители на електрицитетот се електроните, а кај FET-транзисторите со P-канал, носители на електрицитетот се празнините.

Како и кај обичните (биполарни) транзистори, и FET-транзисторите имаат управувачка електрода која се нарекува „гејт“, на англиски Gate = врата (што е аналогна на базата кај биполарните транзистори), а се означува со латиничната буква „G“. Другата електрода се нарекува „дрејн“, на англиски drain = одвод, што е аналогно на колекторот кај обичните транзистори, а се означува со латиничната буква „D“. Третата електрода се нарекува „сорс“, на англиски source = извор, што е аналогно на емитерот кај обичните транзистори, а се означува со латиничната буква „S“.

Постојат повеќе видови на униполарни транзистори. Тие можат да бидат FET, MOSFET, LDMOS FET и други.

MOSFET-транзистроите (MOSFET=Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors) можат да бидат со една или со две управувачки електроди (две гејт електроди)

Во последно време, се произведуваат моќни LDMOS FET транзистори кои се употребуваат како линеарни РФ-засилувачи со моќност од неколку kW и фреквенција до VHF i UHF.

Еве некои од поважните карактеристики на FET транзистирите:

- Голема влезна отпорност (импеданса) која е поголема од 100 MΩ, што значи дека влезната струја е многу мала (FET-транзисторите се управуваат само со напон).
- Поради малата струја во влезното коло, FET-транзисторите можат да се управуваат со сигнали кои имаат многу мала моќност.
- Струјното засилување кај FET-транзисторите е поголемо во споредба со биполарните транзистори.
- Кога FET-транзисторите се употребуваат како прекидачи и кога се наоѓаат во проводна состојба (кога се вклучени), тогаш електричната отпорност е многу мала во однос на биполарните транзистори во слична конфигурација. Исто така, кога FET-транзисторите се наоѓаат во непроводна состојба (кога се исклучени), имаат поголема електрична отпорност во однос на биполарните транзистори во слична конфигурација.
- FET-транзисторите имаат голема температурна стабилност и можат да работат во интервал од -200 до +200 степени целзиусови.
- Изобличувањата на излезниот сигнал се многу мали.
- FET-транзисторите имаат многу ниско ниво на шумови.

При употреба на FET-транзистори како засилувачи, постојат три основни споеви, и тоа:

Засилувач со FET во спој со заеднички сорс (source):

Овој спој е сличен на спојот со заеднички емитер кај биполарните транзистори. Влезниот сигнал се приклучува на управувачката електрода (гејт), а излезниот засилен сигнал се зема од дрејн-електродата, како што е прикажано на горната слика. Ова е најчесто употребуван спој кој се применува за проектирање на засилувачи со FET-транзистори. Се одликува со многу висока импеданса на влезот и добро засилување на струјата. Високата влезна отпорност на овој спој е поради занемарливо малата струја на гејтот. Овој спој се употребува за нискофреквентни, односно аудио засилувачи со висока влезна импеданса. Фазата на излезниот сигнал се разликува за 180 степени во однос на фазата на влезниот сигнал.

Засилувач со FET во спој со заедничка управувачка електрода (gate):

Спојот со заеднички гејт е сличен на спојот со заедничка база кај биполарните транзистори. Влезниот сигнал се приклучува на сорс (source) електродата, а излезниот засилен сигнал се зема од дрејн (drain) електродата. Управувачката гејт (gate) електрода е директно заземјена, како што е прикажано на горнава слика. Оваа конфигурација има ниска импеданса на влезот и висока импеданса на излезот, и се употребува во склопови за прилагодување на импедансата, кога ниската влезна импеданса треба да се прилагоди на високата импеданса на следниот степен или на потрошувачот. Засилувањето на струјата е мало, но засилувањето на напонот е големо. Сепак, вкупното засилување на моќност е помала во однос на другите два споја со заеднички сорс и со заеднички дрејн. Излезниот сигнал е во фаза со влезниот сигнал, односно фазната разлика изнесува 0 стенепни.

Засилувач со FET во спој со заеднички одвод (drain)

Оваа конфигурација се нарекува сорс-следило (source follover) или напонско следило. Влезната импеданса е многу висока:

Овој спој е сличен на спојот со заеднички колектор кај биполарните транзистори. Влезниот сигнал се приклучува на управувачката (гејт) електрода, а излезниот засилен сигнал се зема од сорс (source) електродата, како што е прикажано на горнава слика. Оваа конфигурација се одликува со висока имеданса на влезот и ниска импеданса на излезот, па се употребува во степени за одвојување (buffer). Нема засилување на напонот, односно тоа е речиси еднакво на 1, а засилувањето на струјата е големо. Излезниот сигнал е во фаза со влезниот сигнал, однсно, фазната разлика е 0 степени. Нарекувањето на спојот како спој со заеднички дрејн (drain) е затоа што на оваа електрода нема присуство на никаков сигнал, туку само напонот за напојување кој обезбедува соодвертен преднапон за работа на овој степен.

Во следната табела се дадени основните карактеристики на сите три опишани конфигурации на линеарни засилувачи со FET-транзистори во спој со заедничка електрода:

ИНТЕГРАЛНИ КОЛА

Интегралните кола (некои ги нарекуваат интегрирани кола, чипови и слично) се полупроводнички елементи кои во себе содржат помал или поголем број на полупроводници, отпорници, кондензатори и друго, така што не можат да се разделат, а образуваат комплетна електрична функционална целина.

Сето тоа е спакувано во куќиште од пластика или керамика со повеќе изводи.

Интегралните кола во себе можат да содржат илјадници, па дури и милиони транзистори заедно со други соодветни елементи. Едни од најсложените интегрални кола се микропроцесорите кои се употребуваат во компјутерите.

Според начинот на работа и според употребата, интегралните кола се делат на две класи и тоа: аналогни (линеарни) интегрални кола и дигитални (импулсни) интегрални кола.

Кај линеарните интегрални кола постои линеарна зависност помеѓу влезните и излезните големини на сигналите (напон, струја). Кај нив континуираната промена на влезните сигнали предизвикува соодветна континуирана промена на излезните сигнали (напон, струја). Сигналите на влезот и излезот можат да бидат: еднонасочни и наизменични, а исто така и разнородни на пр. на влезот електрична струја а на излезот електричен напон и обратно. Меѓутоа не секогаш кај некои аналогни интегрални кола постои линеарна зависност помеѓу влезните и излезните големини. На пример може да постои логаритамска, експоненцијална или параболична зависност итн.

Според намената, линеарните интегрални кола се поделени во следните видови (фамилии):
а) Операциони засилувачи
б) Компаратори
в) Нискофреквентни засилувачи
г) Високофреквентни и широкопојасни засилувачи
д) Модулатори, демодулатори и мешачи
ѓ) Генератори на функции
е) A/D претворувачи
ж) Стабилизатори и регулатори на напон (и струја)
з) Уреди за посебна намена (на пример, комплетен радио приемник изработен како интегрално коло) и други.

Дигитални (импулсни) интегрални кола се оние, кај кои континуираната промена на влезниот сигнал, предизвикува дискунтинуирана (скоковита) промена на излезниот сигнал. На пример: Сите влезни сигнали со напони од -5 V до +1,6 V ќе предизвикат на излезот да се добие електричен напон од 1V (0,8-1,0 V) што се нарекува логичка нула (0), додека сите влезни напони од +2 V до +5V ќе предизвикат на излезот да се добие напон поголем од 4V (од 4,0 до 4,4 V) што се нарекува логичка единица (1). За еден тесен интервал на напони (во нашиот пример од +1,6 V до +2,0 V) не е точно прецизирано што ќе се добие на излезот, па тоа претставува недефинирана состојба (недозволена состојба).

Името дигитални доаѓа од англискиот збор digit, што значи број (цифра), а дигиталните уреди и елементи главно работат во бинарен систем, односно работата со две бројки кои претставуваат две нивоа на напон претставени со единица и нула. Всушност, нула (“0”) означува т.н. “ниско” (англ. “low" или L) ниво на напон, а единица (“1”) означува т.н. “високо” (англ.”high" или H) ниво на напон. На ваков дигитален начин (со две бројки) работат сите компјутери, односно сметачки машини и целокупната современа дигитална технологија.

Постојат фамилии на дигиталните интегрални кола во чии рамки интегралните кола имаат некои заеднички особини (слични карактеристики). Познати фамилии на дигитални интегрални кола изработени во биполарна технологија се: RTL, DTL, TTL, ECL кои имаат и свои подвидови.
Посебна фамилија ја сочинуват C-MOS интегрирани кола и т.н. MOS уреди изработени во униполарна технологија.

Тиристор

Тиристорите се електронски полупроводнички елементи составени од четири наизменично наредени полупроводнички слоеви. Тие имаат три електроди кои се нарекуваат анода (А), катода(К) и гејт(G). Гејтот е управувачка електрода на тиристорот.

Тиристорот можеме да го замислиме како диода на која, преку управувачката електрода можеме да го вклучуваме или исклучуваме протокот на електрична струја низ диодата. Низ тиристорот може да протекува електрична струја само во една насока, од анодата кон катодата и тоа кога анодата е на повисок потенцијал од катодата.

Кога потенцијалот на анодата е помал од потенцијалот на катодата, тиристорот не спроведува електрична струја. Кога потенцијалот на анодата е повисок од потенцијалот на катодата и кога на управувачката електрода ќе се појави позитивен импулс, тиристорот „се вклучува“, односно започнува да спроведува електрична струја. Откако тиристорот ќе се вклучи и ќе започне да спроведува струја, напонот на управувачката електрода не е повеќе потребен. Откако еднаш ќе биде вклучен и ќе започне да спроведува струја, а потоа напонот помеѓу анодата и катодата се исклучи, тогаш тиристорот ќе остане исклучен дури и кога напонот помеѓу овие електроди пак се приклучи, се додека повторно не се доведе позитивен импулс на управувачката електрода.

Ако тиристорот се приклучи на наизменичен напон помеѓу анодата и катодата, и ако на управувачката електрода се доведе позитивен импулс, тогаш тиристорот ќе се вклучи и ќе спроведува струја само за време на едната полупериода од наизменичниот напон, а потоа ќе се исклучи, односно ќе престане да спроведува струја при поминување на наизменичната струја низ нулата.

Ако тиристорот се приклучи на наизменичен напон помеѓу анодата и катодата, и ако на управувачката електрода се доведе постојан позитивен напон (не само импулс), тогаш тиристорот ќе се вклучи и ќе ја спроведува само позитивната полупериода од наизменичниот напон (слично како диодата)

Тиристорот се употребува како склопка за многу јаки струи.

Диjак

Дијакот е електронски полупроводнички елемент со две електроди, а името потекнува од англиската кратенка за „диоден прекинувач за наизменична струја“ (DIAC = Diode Alternating Current swich). Дијакот претставува двонасочен диоден прекинувач кој не спроведува електрична струја се додека напонот на неговите електроди не ја достигне пробивната вредност, која е типично околу 30 V. Потоа, откако дијакот ќе се вклучи и ќе започне да проведува струја, напонот потребен за одржување на течењето на струјата може да се намалува, па може да се намали и до 10V во однос на вредноста на пробивниот напон потребен за вклучување. Карактеристиките на дијакот се речиси идентични во двете насоки на наизменичната струја, така што дијакот обезбедува еднакво вклучување и исклучување при обете полупериоди од наизменичниот напон.

Дијакот најчесто се употребува за добивање на соодветни побудни струјни импулси потребни за работа на тријак или тиристор. во сколопови за регулација на јачината на светење на сијалици, регулација на брзина на вртење на мотори и слично.

Дијак приклучен во серија со управувачката електрода на тријак, обезбедува симетрично вклучување и исклучување во циклусот на промени на наизменичниот напон, бидејќи тријакот самостојно, има малку поголеми разлики на карактеристиките при вклучување и исклучување на двете полупериоди од наизменичниот напон. Тоа е многу важно, бидејќи ако се употреби тријакот самостојно (без дијак) прекинувањето (вклучувањето и исклучувањето) на наизменичниот напон при секоја полупериода нема да биде симетрично, па ќе се појави поголемо ниво на несакани хармоници и РФ-пречки. Колку прекинувањето е понесиметрично, толку поголемо ниво на хармоници ќе се генерираат.

Триjак

Тиријакот е електронски полупроводнички елемент со три електроди кои се нарекуваат анода1 (МТ1), анода2 (МТ2) и гејт(G). Гејтот е управувачка електрода на тријакот. Името тријак, потекнува од кратенката од англискот назив за триелектроден полупроводнички прекидач за наизменична струја (TRIAC =TRiode Alternating Current semiconductor swich).

Тријакот е многу сличен на тиристорот, само што наместо во една насока, електричната струја низ него може да протекува во двете насоки, што значи дека може да се употребува за контрола и регулирање на наизменична струја (и двете полупериоди на наизменичната струја одеднаш). Затоа, при приклучување на тријакот во електричното коло, не мора да се внимава на поларитетот на приклучениот напон на анодите од тријакот.

Со помош на негативен или позитивен напон на управувачката електрода на тријакот (во зависност од поларитетот на напонот приклучен помеѓу анодите), се влијае на висината на напонот при кој се вклучува тријакот, односно при кој тријакот почнува да проведува електрична струја.

Триајкот може да се разгледува како два, меѓусебно антипаралелно споени тиристори, на следниов начин:

Тријакот најчесто се употребува во склопови за регулација на јачината на светење на сијалици, регулација на брзина на вртење на мотори и слично.

Во комбинација со дијак, при процесот на вклучување и исклучување на тријакот во циклусот на промени на наизменичниот напон, се обезбедува поголема симетрија, бидејќи тријакот самостојно, има малку поголеми разлики на карактеристиките при вклучување и исклучување на двете полупериоди од наизменичниот напон, за разлика од дијакот, кај кој прекинувањето е со поголема симетрија. Тоа е многу важно, бидејќи ако прекинувањето (вклучувањето и исклучувањето) на наизменичниот напон при секоја полупериода не е многу симетрично, ќе се појави поголемо ниво на несакани хармоници и РФ-пречки. Колку прекинувањето е понесиметрично, толку поголемо ниво на хармоници ќе се генерираат.

За да се намали проблемот од генерирани хармоници и РФ-пречки предизвикани од несиметричното прекинување, во серија со управувачката електрода на триакот, се става дијак, како на следнава шема:

Еве една едноставна шема на уред за регулација на јачината на светење на електрична светилка, со употреба на дијак и тријак. Наместо светилка, овој уред може да се употреби за регулација на брзина на вртење на електрична дупчалка или за регулација на температурата на електрично лемило и слично:

Фотонапонски елементи

Фотонапонските елементи (соларни ќелии) се полупроводнички елементи кои ја претвораат сончевата енергија во електрична енергија со помош на фотоелектричен ефект. Група ќелии формираат соларни модули, познати како соларни панели или фотонапонски плочи. Ќелиите се користат за детекција на светлина или друг облик на електромагнетно зрачење близу видливиот спектар, на пример детектор на инфрацрвено зрачење или мерење на интензитетот на светлината. Фотонапонските ќелии можат да се користат како самостојни извори на енергија или како додатни извори на енергија. Како самостојни извори на енергија се користат за: сателити, сообраќајни знаци, калкулатори и други уреди кои бараат долготраен извор на енергија. Како додатен извор на енергија, можат да се користат во секое домакинство!

Фотонапонските (соларни) панели главно имаат стаклена плоча која ја пропушта светлината и во исто време го штити полупроводникот од надворешните природни појави. Соларните панели можат да се спојуваат сериски за да се добие повисок напон, или можат да се спојуваат паралелно за да се добие поголема струја. Панелите можат да се спојуваат меѓусебно и на двата начини (комбинирано), во зависност од саканиот напон и струја. Соларните панели даваат еднонасочна електрична струја. Ако сакаме да користиме наизменична електрична струја, каква што ја има во градската електрична дистрибутивна мрежа, тогаш еднонасочната струја се претвора во наизменична со помош на специјални уреди наречени инвертори. Во самостојните системи, на места каде што нема електрична дистрибутивна мрежа, за складирање на добиената електрична енергија од сонцето, се користат акумулаторски батерии. На тој начин, електричната струја може да се користи и кога нема сонце, односно навечер.

Како работат соларните ќелии?

1.Фотоните од сончевата светлина удираат во соларните панели и полупроводничиот материјал како силициумот ги апсорбира.

2.Електроните се потиснуваат од атомот и стануваат слободни, т.е. можат слободно да протекуваат низ материјалот, со што се формира електрична струја. Поради специфичната градба на соларните ќелии, електроните можат да се движат само во една насока, па така, од соларните ќелии се добива еднонасочна струја.

3.Соларните фотонапонски панели ја претвораат сончевата енергија во употреблива еднонасочна струја.

Поопширно за производство на електрична енергија од сонцето со помош на соларни фотонапонски панели, можете да прочитате овде.

СПЕЦИЈАЛНИ ВИДОВИ НА ПОЛУПРОВОДНИЦИ

LDR (Light Dependent Resistor)
Постои еден специјален вид на отпорници кои се нарекуваат фотоотпорници (LDR - Light Dependend Resistors). Тоа се електронски елементи кои ја менуваат својата електрична отпорност под дејство на светлина. Притоа, под дејство на појака светлина, отпорноста на фотоотпорниците се намалува, а ако светлината е послаба - отпорноста е поголема

VDR (Voltage Dependent Resistor) Варистор
Постои еден вид на отпорници кај кои електричната отпорност зависи од напонот на кој се приклучени. Ако се менува напонот, нивната отпорност исто така се менува. Тие се нарекуваат VDR (Voltage Dependent Resistor) или Варистор.

TDR (Тemperature Dpendent Resistor)
Отпорници кај кои електричната отпорност се менува во зависност од температурата, се нарекуваат TDR (Temperature Dependend Resistor) или Термистор.

NTC (Negative Temperature Coefficient) отпорници
Ако електричната отпорност на еден отпорник се намалува кога температурата се зголемува, тогаш таквиот специјален вид на отпорник се нарекува NTC (Negative Temperature Coefficient).

PTC (Positive Temperature Coefficient) отпорници
Кај овој специјален вид на отпорници, електричната отпорност се зголемува при зголемување на температурата.

I Z33T home page I страници на македонски јазик I