Specialdioder

Instrumentbelysning bytt. (Juni 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Specialdioder

Diskrete halvleder enheder og kredsløb


Spørgsmål 1

Lad ikke bare sidde der! Byg noget !!

At lære at matematisk analysere kredsløb kræver meget undersøgelse og praksis. Normalt praktiserer eleverne ved at arbejde igennem masser af prøveproblemer og kontrollere deres svar mod dem fra lærebogen eller instruktøren. Mens dette er godt, er der en meget bedre måde.

Du vil lære meget mere ved faktisk at opbygge og analysere rigtige kredsløb, så du får dit testudstyr til at levere enderne "i stedet for en bog eller en anden person. Følg disse trin for succesfulde øvelser i kredsløbsopbygning:

  1. Mål og registrer omhyggeligt alle komponentværdier forud for kredsløbskonstruktionen, og vælg modstandsværdier, der er høje nok til at skade eventuelle aktive komponenter usandsynligt.
  2. Tegn skematisk diagram for kredsløbet, der skal analyseres.
  3. Opbyg forsigtigt dette kredsløb på et brødbræt eller andet passende medium.
  4. Kontroller nøjagtigheden af ​​kredsløbets konstruktion, efter hver ledning til hvert forbindelsessted, og kontroller disse elementer en for en på diagrammet.
  5. Matematisk analysere kredsløbet, løse for alle spændings- og strømværdier.
  6. Mål forsigtigt alle spændinger og strømme for at kontrollere nøjagtigheden af ​​din analyse.
  7. Hvis der er væsentlige fejl (mere end et par procent), skal du kontrollere dit kredsløbs konstruktion grundigt på diagrammet, og genkalder derefter værdierne og genmåles omhyggeligt.

Når elever først lærer om halvlederindretninger, og som mest sandsynligt vil beskadige dem ved at foretage ukorrekte forbindelser i deres kredsløb, anbefaler jeg, at de eksperimenterer med store komponenter med høj wattage (1N4001 rectifying dioder, TO-220 eller TO-3-tilfælde strømtransistorer, osv.), og ved brug af tørcelle batterikilder snarere end en strømforsyning. Dette mindsker sandsynligheden for komponentskader.

Som sædvanlig, undgå meget høje og meget lave modstand værdier for at undgå målefejl forårsaget af meter "loading" (i den høje ende) og for at undgå transistor udbrænding (i den lave ende). Jeg anbefaler modstande mellem 1 kΩ og 100 kΩ.

En måde du kan spare tid på og reducere muligheden for fejl er at begynde med et meget simpelt kredsløb og trinvis tilføje komponenter for at øge dens kompleksitet efter hver analyse, i stedet for at opbygge et helt nyt kredsløb for hvert øvelsesproblem. En anden tidsbesparende teknik er at genbruge de samme komponenter i en række forskellige kredsløbskonfigurationer. På den måde må du ikke måle en komponents værdi mere end én gang.

Reveal svar Skjul svar

Lad elektronerne selv give dig svarene på dine egne "praksisproblemer"!

Bemærkninger:

Det har været min erfaring, at eleverne kræver meget praksis med kredsløbsanalyse at blive dygtige. Til dette formål giver instruktører normalt deres elever mange øvelsesproblemer til at arbejde igennem og giver svar til, at eleverne tjekker deres arbejde imod. Mens denne tilgang gør eleverne dygtige i kredsløbsteori, undlader det at uddanne dem fuldt ud.

Studerende behøver ikke bare matematisk praksis. De har også brug for rigtige, praktisk praktiske bygningskredsløb og brug af testudstyr. Så jeg foreslår følgende alternative tilgang: eleverne skal bygge deres egne "praksisproblemer" med virkelige komponenter og forsøge at matematisk forudsige forskellige spændings- og aktuelle værdier. På den måde kommer den matematiske teori "levende", og de studerende får praktisk færdighed, de ikke ville vinde ved blot at løse ligninger.

En anden grund til at følge denne fremgangsmåde er at lære eleverne videnskabelig metode : processen med at teste en hypotese (i dette tilfælde matematiske forudsigelser) ved at udføre et rigtigt eksperiment. Studerende vil også udvikle rigtige fejlfindingskompetencer, da de lejlighedsvis laver kredsløbsbyggeri fejl.

Tilbring et par øjeblikke med din klasse for at gennemgå nogle af de "regler" for bygningskredsløb, før de begynder. Diskuter disse spørgsmål med dine elever på samme socratiske måde, som du normalt vil diskutere arbejdsarkets spørgsmål, snarere end blot at fortælle dem, hvad de burde og ikke burde gøre. Jeg ophører aldrig med at blive overrasket over, hvor dårlige eleverne får fat i instruktioner, når de præsenteres i et typisk foredrag (instruktørmonolog) format!

En note til de instruktører, der kan klage over den "spildte" tid, der kræves for at få eleverne til at opbygge virkelige kredsløb i stedet for bare at matematisk analysere teoretiske kredsløb:

Hvad er formålet med eleverne, der tager dit kursus? Panelarkontrolpanelets standardpanel?

Spørgsmål 2

Den karakteristiske farvede glød fra et gasudladnings elektrisk lys er resultatet af energi, der udsendes af elektroner i gasatomerne, da de falder fra højt niveau "ophidsede" stater tilbage til deres naturlige ("jorden") tilstande. Som en generel regel om elektronadfærd skal de absorbere energi fra en ekstern kilde for at springe ind på et højere niveau, og de frigiver den energi, når de vender tilbage til deres oprindelige niveau.

I betragtning af forekomsten af ​​dette fænomen, hvad formoder du måske, at der forekommer et PN-kryds, da det fører en elektrisk strøm?

Reveal svar Skjul svar

PN krydsninger udsender energi af en karakteristisk bølgelængde, når de udfører strøm. For nogle typer PN-kryds er bølgelængderne inden for det synlige lysområde.

Opfølgningsspørgsmål: Hvilken praktisk anvendelse kan du tænke på for dette fænomen?

Bemærkninger:

Den praktiske anvendelse af dette fænomen skal være indlysende, og det er meget almindeligt i moderne elektronisk udstyr. Diskuter med dine elever energieffektiviteten af ​​denne lysemission sammenlignet med en glødelampe.

Spørgsmål 3

Forklar driften af ​​en fotovoltaisk celle, ellers kendt som en "solcelle". Hvad sker der inden for disse enheder for at omdanne sollys direkte til elektricitet?

Reveal svar Skjul svar

Energien af ​​fotoner (lette "partikler"), der rammer et PN-halvlederkryds, skaber elektronhullspar, som derefter bevæger sig i retning af, at udløbsregionens elektriske felt skubber dem.

Udfordringsspørgsmål: Hvilken betydning er båndgapet i PN-forbindelsen til effektiviteten af ​​cellen?

Bemærkninger:

Der er en del detaljer, der kan tilføjes til kontoen angivet i svaret. Bed dine elever om at levere nogle af disse detaljer! Der er mange ressourcer til at lære, hvordan fotovoltaiske celler fungerer, så dine elever må ikke have problemer med at finde informationen alene.

Spørgsmål 4

Det ikke-ledende udtømningsområde i et PN-kryds udgør en parasitisk kapacitans mellem P- og N-halvlederområdet. Kapacitans øges eller formindskes, da en større spændingsforspænding påføres PN-forbindelsen? Forklar dit svar.

Reveal svar Skjul svar

Krydskapacitansen vil falde, da forspændingsspændingen over krydset øges.

Udfordringsspørgsmål: Kan du tænke på nogen praktiske anvendelser for denne variabelkapacitans effekt?

Bemærkninger:

Dette spørgsmål er en god gennemgang af kondensatorteori, og også en mulighed for at introducere en særlig type diode: varactoren .

Spørgsmål 5

Forklar, hvad en Schottky-diode er, og hvordan den adskiller sig i konstruktion og i funktion fra en normal halvleder PN-forbindelsesdiode.

Reveal svar Skjul svar

En Schottky-diode, der ellers er kendt som en varmbærerdiode, er dannet af et kryds af metal- og N-type halvledende materiale. Disse dioder har mindre spændingsfald, hurtigere returgendannelse, mere modsat lækstrøm og mindre reversspændingskapacitet end almindelige PN-forbindelsesdioder.

Bemærkninger:

Spørg dine elever om de er ved at undersøge eventuelle dataark for Schottky-dioder, og hvis de har parametre til at sammenligne med typiske PN-krydsreparationsdioder, såsom 1N400x-serien.

Spørgsmål 6

Tegn det skematiske symbol for en Schottky diode, og giv nogle eksempler på typiske applikationer til det.

Reveal svar Skjul svar

Jeg vil lade dig undersøge nogle af de typiske anvendelser af Schottky dioder.

Bemærkninger:

Bed dine elever om at forklare, hvorfor applikationerne til Schottky-dioder er velegnede til disse dioder 'unikke muligheder. Hvad handler det om de typiske applikationer, der gør brug af disse dioder 'hurtige tilbageslags-tider og / eller lavt fremadspændingsfald "panelpanelets standardpanel" standard "

Spørgsmål 7

Der er en speciel type diode kaldet en varactor, som bruges til at skabe en spændingsafhængig kapacitans. Denne funktion bruges ofte i elektroniske radiotuner kredsløb:

Den spændingsafhængige kapacitans af denne diode er givet ved følgende ligning:

C j = C o



2V + 1

Hvor,

C J = Junction kapacitans

C o = Koblingskapacitet uden spænding

V = Anvendt omvendt forbindelsespænding

Baseret på denne ligning, vil du sige, at kapacitans er direkte eller omvendt relateret til den anvendte revers-bias spænding af en varactor diode "# 7"> Reveal svar Skjul svar

C j er omvendt relateret til V for en varaktordiode.

Opfølgningsspørgsmål: erstat varaktordiodekapacitansligningen i standard resonansfrekvensligningen for at nå frem til en ligning, der svarer til frekvens i form af L og diode spænding V.

Bemærkninger:

Dette spørgsmål forstærker elevernes forståelse af de matematiske termer direkte og omvendt, samt gennemgår grundlæggende PN junction teori og kondensator teori.

Spørgsmål 8

Hvilken type diode er altid pakket i et klart glas eller plastiklegeme (i modsætning til en uigennemsigtig plastik)? Forklar, hvordan komponentets udseende er nyttigt til at bestemme dets identitet.

Reveal svar Skjul svar

Dette er et ubehageligt trick spørgsmål! Det fysiske udseende af en halvlederkomponent er en dårlig indikation af dens identitet. Mange små zener dioder er pakket i klare kroppe, men det betyder ikke, at alle klare dioder er zener, og heller ikke at alle zenere findes i klare pakker! Delenummeret er den eneste pålidelige indikator for dens identitet.

Opfølgningsspørgsmål: Den fysiske størrelse af en komponent er ofte en indikation af hvilken præstationsparameter?

Bemærkninger:

Jeg sporer normalt ikke "trick" spørgsmål som dette, men lejlighedsvis arbejder de rigtig godt for at få pointet på tværs.

  • ← Forrige regneark

  • Regneark Indeks

  • Næste regneark →