Uvodni sadržaj *****+
* Materijali se, obzirom na električnu vodljivost, dijele na vodiče, izolatore i poluvodiče. Vodiči dobro vode električnu struju
zato što imaju veliki broj slobodnih elektrona, a javljaju se kao posljedica metalne veze kada atom odbacuje valentne
elektrone u međuatomski prostor i ulazi u metalnu rešetku. Izolatori, zbog svojstva atomske veze, nemaju slobodnih
elektrona. Čisti poluvodiči (silicij, germanij i selen) imaju vodljivost oko milijun puta manju od vodiča. Takva vodljivost je
premala za bilo kakvu upotrebu. Međutim vodljivost čistih poluvodiča može se povećati na potrebnu dodavanjem primjesa
difuzijom ili legiranjem (dotiranje). Tako nastaju poluvodički materijali P i N tipa koji imaju široku primjenu u elektronici.
* Slobodni elektroni u vodiču, koji nije priključen na električni izvor, gibaju se kaotično i on je prema vani neutralan.
Spajanjem na izvor gibanje se usmjerava i posljedica toga je električna struja. Električni otpor se pojavljuje zbog toga što
slobodni elektroni na svom putu moraju zaobilaziti atome rešetke. Dolazi do pojave slične trenju kada se dio električne
energije pretvara u toplinsku a također i do pada napona.
* Ohmov zakon nam daje relacije između napona, otpora i jakosti struje u strujnim krugovima. Jakost struje je upravo
proporcionalna naponu, a obrnuto proporcionalana otporu.
1. Navedi pasivne i aktivne elektroničke elemente.
1.1. U pasivne elektroničke elemente spadaju otpornici, kondenzatori i zavojnice, a ravnaju se po Ohmovom zakonu.
1.2. U aktivne elektroničke elemente spadaju diode, tranzistori, dijaci, trijaci, tiristori, elektronske cijevi, integrirani sklopovi i mikroprocesori. Ne ravnaju se po Ohmovom zakonu jer im se električni otpor mijenja promjenom napona.
2. Nabroji i opiši otpornike.
Otpornici su pasivni elektronički elementi koji prolasku struje pružaju električni otpor. Na njima dolazi do pada napona pa se rabe za regulaciju napona u elektroničkim sklopovima.
2.1. Stalni otpornici
Otpor im se ne može mijenjati, a vrijednost u omima je označena obojenim prstenovima ili brojem .
2.2. Polupromjenjivi otpornici (trimeri)
Otpor im se može djelimično mijenjati zakretanjem klizajućeg kontakta izvijačem.
2.3. Promjenjivi otpornici (potenciometri)
Otpor im se može mijenjati od nule do maksimalne vrijednosti zakretanjem ručice.
Primjer primjene je podešavanje glasnoće radioaparata.
2.4. Fotootpornici (LDR)
Pod utjecajem svjetlosti im pada otpor, a ta se osobina koristi u protuprovalnim uređajima i za kontrolu plamena u uljnim ložištima.
2.5. Temperaturno promjenjivi otpornici
Mogu biti negativnog temperaturnog koeficijenta (NTC) otpor im pada pri porastu temperature i pozitivnog temperaturnog (PTC) otpor im raste sa porastom temperature. Koriste se kao osjetnici za regulaciju temperature, za termozaštitu i vatrodojavu.
3. Od kakvog se materijala izrađuju otpornici?
Za manje snage rabi se grafit, a za veće legure koje imaju velik električni otpor cekas, kantal i konstatan.
4. Kako se pomoću obojenih prstenova određuju vrijednosti električnog otpora?
Na lijevoj strani otpornika nalaze se grupirana tri ili četiri prstena. Prva dva ili tri daju brojčane vrijednosti prema tabeli, a treća ili četvrta je multiplikator tj. broj nula. Prsten na desnoj strani daje vrijednost dopuštenog odstupanja.
5. Kako glasi Ohmov zakon?
Struja u strujnom krugu je upravoproporcionalna naponu, a obrnutoproporcionalna otporu. I=U/R
6. Kako se zove uređaj za mjerenje otpora i kako se mjeri?
Ohmmetar podesimo na prvu veću vrijednost od očekivane i očitamo. Jedinica za mjerenje električnog otpora je om . Veće jedinice su kiloom i megaom.
7. Kako se zbrajaju otpori više otpornika u strujnom krugu?
7.1. Kod serijske veze ukupni otpor jednak je zbroju pojedinačnih otpora.
7.2. Kod paralelne veze recipročna vrijednost ukupnog otpora jednaka je zbroju recipročnih vrijednosti pojedinačnih otpora.
8. Nabroji i opiši kondenzatore
Kondenzatori su pasivni elektronički elementi koji imaju svojstvo akumuliranja naboja sl.3.7.a. Sastoje se od dvije vodljive ploče međusobno razmaknute i odjeljene izolatorom. Sposobnost akumuliranja naboja zove se kapacitet (oznaka C). Mjerna jedinica kapaciteta zove se farad (oznaka F). Farad je velika jedinica i takvu vrijednost mogu imati samo veliki elektrolitski kondenzatori pa se rabe manje (mikro, nano i piko farad).
9. Kakve vrste kondenzatora postoje i kako se označava vrijednost?
Postoje stalni (blok) kondenzatori, te polupromjenjivi i promjenjivi kondenzatori. Vrijednost se označava bojama isto kao kod otpornika s tim da se odnosi na pikofarade.
10. Na što treba obratiti pozornost kod spajanja kondenzatora u elektroničke. sklopove
Ne smije se prekoračiti dopušteni napon, a elektrolitski se kondenzatori ne smiju spojiti na obrnuti (pogrešni) polaritet.
11. Kako se zbrajaju kapaciteti kondenzatora?
11.1. Kod paralelnog spoja ukupni kapacitet jednak je zbroju pojedinačnih.
11.2. Kod serijskog spoja recipročna vrijednost ukupnog kapaciteta jednaka je zbroju pojedinačnih recipročnih vrijednosti.
12. Opiši zavojnice i navedi primjenu
Zavojnice su pasivni elektronički elementi dobiveni namatanjem izolirane bakrene žice na kućište (kalem). Može biti bez jezgre i tada se radi o solenoidu ili sa feritnom ili jezgrom od odgovarajućeg čelika. Prilikom protoka struje kroz zavojnicu stvara se elektromegnetsko djelovanje pa se koristi kao elektromagnet. Važna primjena zavojnice je u relejima. Magnetska sila uključuje ili isključuje kontakte releja.
13. Opiši feritne materijale. *****+
Feritni materijal je kompozit epoksidne smole i željeznog oksida. Ima dobru magnetsku vodljivost i mali zaostali magnetizam. U električnom smislu je izolator što je povoljno zbog vrtložnih struja.
14. Što je induktivitet?
Prolaskom struje kroz zavojnicu stvara se magnetsko djelovanje.
Svojstva zavojnice koja se pritom pojavljuju jednim se imenom nazivaju induktivitet.
Mjerna jedinica induktiviteta je henri (H), a manje su milihenri i mikrohenri.
15. Opiši karakteristike elektronskih cijevi
To su prvi aktivni elektronički elementi. Pokrenule su nagli razvoj elektronike početkom 20. stoljeća. Elektrode elektronskih cijevi smještene su u staklenom balonu iz kojeg je isisan zrak te su zbog toga glomazne. Troše više struje, a i potrebno vrijeme zagrijavanja im je puno više nego kod poluvodiča. Zaporna struja im je nula, za razliku od poluvodiča gdje je vrlo mala. Danas se još koriste kod redioodašiljača velikih snaga, za kontrolu plamena u plinskim ložištima, te za izradu katodnih cijevi (CRT).
16.Opiši čiste poluvodiče i poluvodiče P i N tipa
Poluvodiči su četverovalentni kemijski elementi (silicij, germanij i rjeđe selen). Električna vodljivost im je između metala i izolatora, ali nedostatna je za bilo kakvu uporabu. Međutim električna im se vodljivost može mnogostruko povećati i to na dva načina. Dodavanjem primjesa trovalentnih elemenata (aluminij, indij, galij) u približnom omjeru 1: 1000000 stvaraju se u rešetki poluvodiča točke kojima nedostaje jedan elektron. One su nosioci naboja i nazivamo ih šupljine. Ovako dobivamo poluvodič P tipa. Pouvodič N tipa dobivamo dodavanjem peterovalentnih elemenata ( fosfor, arsen, antimon). Točke sada imaju višak jedan elektron i oni su nosioci naboja. Postupak se zove dotiranje, a izvodi se legiranjem i difuzijom.
17 Opiši diode
Diode su poluvodički elementi nastali spajanjem poluvodiča P i N tipa na istoj podlozi poluvodičkog materijala. Osnovno im je svojstvo da struju provode samo u jednom smjeru pa se to koristi za ispravljanje izmjenične struje. Dioda provodi struju kad je P strana spojema na plus pol izvora, a N strana na minus pol. Izvor tada zbog sile odbijanja gura i šupljine i elektrone prema graničnom sloju pa on ima dobru vodljivost. Ako diodu spojimo na suprotan polaritet zbog sile privlačenja izvor odvlači nosioce naboja od graničnog sloja i dioda ne vodi struju.
18.Navedi vrste dioda
Vrste dioda su ispravljačke, demodulatorske (imaju svojstvo razdvajanja frekvencija), Zenerove (fonetski cenerove imaju svojstvo ograničavanja napona), kapacitivne, svijetleće za signalizaciju i fotodiode osjetljive na svjetlost.
19.Opiši tranzistor
To su složeniji poluvodički elementi koji se sastoje od tri poluvodička sloja, a prema vani povezana sa emiterom bazom i kolektorom.Tranzistori mogu biti PNP tipa (nosioci naboja su šupljine) i NPN tipa (nosici naboja su elektroni. Promjenom struje baze ostvaruju se na kolektoru i emiteru nekoliko stotina puta veće struje pa se koristi kao pojačalo. ovo svojstvo egzistira samo ako je baza tanja od 10 mikrona i slabije dotirana.
Njena se uloga svodi na to da kad se priključi na potencijal izvora izazove pokretanje nosioca naboja prema kolektoru. Oni tada zbog inercije i privlačne sile kolektora probijaju zaporni sloj i trnzistor vodi struju, a samo 1 do 8 % se utroši na struju baze.
20. dijak, tiristor i trijak.
To su složeniji elektronički elementi načinjeni sa više poluvodičkih slojeva.
20.1. Dijak je sklopka izmjenične struje sa dvije elektrode.
Dizajanirana je tako da povećavanjem napona probija nepropusno polariziran sloj.
20. 2. Tiristor je troelektrodna sklopka istosmjerne struje
Otvaranje zapornog sloja ostvaruje se dovođenjem napona na elektrodu (G) vrata.
Za tu svrhu se najčešće koristi izlazni signal dijaka.
203. Trijak je troelektrodna sklopka izmjenične struje. Uključuje se kao i tiristor dovođenjem napona na elektrodu (G).
21.Integrirani sklopovi
Nastaje tako da se na istom poluvodičkom materijalu izradi i poveže mnogo aktivnih elektroničkih elemenata, a mogu biti uključeni i pasivni. Oni obavljaju zadaće brojenja, uključivanja, uspoređivanja itd.
22 Mikroprocesori
To su najsloženiji elektronički elementi. Imaju ugrađeno i do 1,5 milijardi tranzistora izrađenih tehnologijom tankih slojeva do 22nm. Imaju mogućnost obrade podataka i rabe se u računalima.
Dodatna pitanja za provjeru znanja
1. Otpornici velikih snaga rade se od:
a) pertinaksa b) kevlara c) cekasa d) plutonija
2. Serijski spoj pet kondnzatora od 5pF ima ukupni kapacitet:
a) 25pF b) <5pF c) <25pF, d) >5pF
3. Mjerna jedinica za induktivitet je:
a) gaus b) maksvel c) henri d) simens e) tesla
4. Induktivitet je pojam povezan:
a) s aktivnim elektroničkim elementima b) s pasivnim elektroničkim elementima
5. Strelica emitera usmjerena prema bazi tranzistora označava:
a) baza je izgrađena od pozitivnog poluvodičkog materijala
b) baza je izgrađena od negativnog poluvodičkog materijala
6. Sirovina za proizvodnju aktivnih elektroničkih elemenata je:
a) kvarcni pijesak b) klinker c) kevlar d) kobalt e) kaučuk
|
