Hobi elektronika - Poluprovodnici

Pripremio Dragan Marković

Poluprovodničke komponente izrađuju se od elemenata iz četvrte kolone Periodnog sistema elemenata, obično od germanijuma ili silicijuma. Naziv poluprovodnici koristi se za grupu materijala koji se po svojim električnim osobinama nalaze između provodnika i izolatora. Proces provođenja kod poluprovodnika nastaje raskidanjem kovalentnih veza pod dejstvom toplotne energije. Provodnost čistog germanijuma ili silicijuma zavisi od broja slobodnih elektrona na sobnoj temperaturi. Njihova provodnost može znatno da se poveća dodavanjem "nečistoće". Postoje dve vrste nečistoća koje se dodaju germanijumu ili silicijumu: jedne potpomažu stvaranje slobodnih elektrona, a druge šupljina. Tok struje u poluprovodnicima nastaje usled kretanja nosilaca opterećenja, kako u provodnom tako i u valentnom opsegu. Kao što je poznato, pokretni nosioci opterećenja u provodnom opsegu su elektroni, a u valentnom šupljine. Dalje razmatranje atomske strukture poluprovodnika i mehanizama stvaranja struje izlazi iz okvira ovog teksta. Ovde ćemo ukratko dati opis pojedinih važnih poluprovodničkih komponenti. Diode Diode imaju usmerivačko svojstvo, tj. kada se na njih primeni napon direktne polarizacije (na anodu se dovodi pozitivan potencijal, a na katodu negativan) one provode struju, a kada se primeni napon inverzne polarizacije (na anodu negativan potencijal, a na katodu pozitivan) one blokiraju struju. Koriste se za pretvaranje napona naizmenične struje u napon jednosmerne struje.

Zener diode One se koriste kao naponski regulator, tj. stabilizator napona. Vezuju se u kolo tako da su inverzno polarisane, kao što je prikazano na sledećoj slici. U ovom tipičnom kolu sve dok je primenjeni ulazni napon manji od probojnog napona zener diode, on se direktno prenosi na izlazne krajeve kola. Kada ulazni napon premaši probojni napon zener diode, ona provede struju, ali na krajevima, tj. na izlazu kola, održava vrednost svog probojnog napona.

1

Takođe, zener diode se koriste za zaštitu naponski osetljivih komponenti i predstavljaju pogodan izvor referentnog napona. Svetlosne diode (LED) To su diode koje emituju zelenu, žutu, crvenu ili infracrvenu svetlost kada se na njihove krajeve dovede napon direktne polarizacije. U strujnim kolima na red sa njima se vezuje otpornik tako da ograniči struju koja kroz njih teče na vrednost manju od maksimalne dozvoljene. Vrednost otpornosti otpornika izračunava se prema sledećoj formuli:

RS = (VCC - VLED) / LEDI Primer: VLED diode koja emituje crvenu svetlost iznosi 1,7 V. Za struju u direktnom smeru (LEDI) od 20 mA, pri VCC= 5 V, otpornost je R = 330 oma. Vodite računa da struja u kolu ne premaši LEDI! Diode koje emituju infracrvenu svetlost mnogo su snažnije od dioda koje emituju vidljivu svetlost, ali je njihovo zračenje potpuno nevidljivo. Koriste se obično kod detektora objekata i uređaja za komunikaciju. Tranzistori Tranzistori su poluprovodničke komponente sa tri elektrode. Te tri elektrode su baza (B), emitor (E) i kolektor (C). Tranzistori koji će se ovde koristiti su PNP ili NPN tipa. Osnovna osobina tranzistora sa tri električna izvoda jeste sposobnost da pojačava struju ili napon. Međutim, u ovde razmatranim primenama koristiće se kao elektronski prekidač koji uključuje ili isključuje svetlosne diode.

Integrisana kola Integrisano kolo je funkcionalno kolo koje je kompletno izrađeno na silikonskoj podlozi (čipu). Kod integrisanih kola veoma je važno voditi računa o pravilnom priključivanju izvoda. Naime, dovođenje pogrešnog ili prekomernog napona (struje) na neki od izvoda može oštetiti čip. Čipovi koji će se ovde razmatrati pakovani su u plastična kućišta sa 8, 14 ili 16 izvoda. Zarez ili kružić na gornjoj površini kućišta označavaju položaj prvog izvoda (pin 1). Na kućištu se obično nalazi oznaka

2

proizvođača i samog čipa. Na sledećoj slici data je legenda za tumačenje oznaka na čipu.

Čipove treba držati na bezbednom mestu kako ne bi bili izloženi fizičkim oštećenjima, kao i statičkom naelektrisanju. Najpogodnije je da ih postavite na komadić stiropora i držite u plastičnom regalu ili kutijici.

3