Diod Khas

Led Custom Controller (Jun 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Diod Khas

Peranti dan Litar Semikonduktor Diskret


soalan 1

Jangan hanya duduk di sana! Bina sesuatu !!

Belajar menganalisis litar memerlukan banyak kajian dan amalan. Lazimnya, pelajar mengamalkan dengan bekerja melalui banyak masalah sampel dan menyemak jawapan mereka terhadap yang disediakan oleh buku teks atau pengajar. Walaupun ini bagus, ada cara yang lebih baik.

Anda akan belajar lebih banyak dengan benar-benar membina dan menganalisis litar sebenar, membiarkan peralatan ujian anda memberikan änswers "bukan buku atau orang lain. Untuk latihan pembinaan litar yang berjaya, ikuti langkah berikut:

  1. Berhati-hati mengukur dan merekod semua nilai komponen sebelum pembinaan litar, memilih nilai resistor yang cukup tinggi untuk merosakkan komponen aktif.
  2. Lukis gambarajah skematik untuk litar untuk dianalisis.
  3. Berhati-hati membina litar ini pada papan roti atau medium mudah lain.
  4. Periksa ketepatan pembinaan litar, mengikuti setiap wayar ke setiap titik sambungan, dan mengesahkan unsur-unsur ini satu demi satu pada rajah.
  5. Matematik menganalisis litar, menyelesaikan semua voltan dan nilai semasa.
  6. Berhati-hati mengukur semua voltan dan arus, untuk mengesahkan ketepatan analisis anda.
  7. Sekiranya terdapat sebarang kesilapan besar (lebih daripada beberapa peratus), semak dengan teliti memeriksa pembinaan litar anda terhadap gambarajah, kemudian berhati-hati mengira semula nilai-nilai dan mengukur semula.

Apabila pelajar pertama kali belajar tentang peranti semikonduktor, dan kemungkinan besar akan merosakkannya dengan membuat sambungan yang tidak betul dalam litar mereka, saya cadangkan mereka bereksperimen dengan komponen watt besar yang besar (1N4001 dioda membetulkan, TO-220 atau TO-3 transistor kuasa kes, dan sebagainya), dan menggunakan sumber kuasa bateri sel kering dan bukannya bekalan kuasa benchtop. Ini mengurangkan kemungkinan kerosakan komponen.

Seperti biasa, elakkan nilai resistor yang sangat tinggi dan sangat rendah, untuk mengelakkan kesilapan pengukuran yang disebabkan oleh "beban" meter (di hujung tinggi) dan untuk mengelakkan burnout burnout (pada akhir rendah). Saya cadangkan perintang antara 1 kΩ dan 100 kΩ.

Salah satu cara anda boleh menjimatkan masa dan mengurangkan kemungkinan kesilapan adalah dengan memulakan litar yang sangat mudah dan menambahkan secara tambahan komponen untuk meningkatkan kerumitannya selepas setiap analisis, dan bukannya membina litar baru untuk setiap masalah amalan. Satu lagi teknik penjimatan masa adalah untuk menggunakan semula komponen yang sama dalam pelbagai konfigurasi litar yang berbeza. Dengan cara ini, anda tidak perlu mengukur sebarang nilai komponen lebih daripada satu kali.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Biarkan elektron itu sendiri memberi anda jawapan kepada "masalah praktik" anda sendiri!

Nota:

Telah menjadi pengalaman saya bahawa pelajar memerlukan banyak latihan dengan analisis litar untuk menjadi mahir. Untuk tujuan ini, para pengajar biasanya memberikan pelajar mereka dengan banyak masalah amalan untuk bekerja, dan memberi jawapan kepada pelajar untuk memeriksa kerja mereka. Walaupun pendekatan ini menjadikan pelajar mahir dalam teori litar, ia gagal mendidik mereka sepenuhnya.

Pelajar tidak hanya memerlukan amalan matematik. Mereka juga memerlukan litar bangunan amalan sebenar dan menggunakan peralatan ujian. Oleh itu, saya cadangkan pendekatan alternatif berikut: pelajar perlu membina "masalah amalan" mereka sendiri dengan komponen sebenar, dan cuba meramal secara matematik pelbagai nilai voltan dan semasa. Dengan cara ini, teori matematik "menjadi hidup, " dan pelajar memperoleh kecekapan praktikal yang tidak mereka dapat semata-mata dengan menyelesaikan persamaan.

Satu lagi sebab untuk mengikuti kaedah amalan ini adalah untuk mengajar pelajar kaedah saintifik : proses menguji hipotesis (dalam kes ini, ramalan matematik) dengan melakukan eksperimen yang sebenar. Pelajar juga akan membangunkan kemahiran penyelesaian masalah yang sebenar kerana mereka kadang-kadang membuat kesalahan pembinaan litar.

Luangkan sedikit masa bersama kelas anda untuk mengkaji semula beberapa "peraturan" untuk membina litar sebelum mereka mula. Bincangkan isu-isu ini dengan pelajar anda dengan cara Socratic yang sama yang anda biasanya akan membincangkan soalan-soalan lembaran kerja, dan bukan sekadar memberitahu mereka apa yang patut dan tidak patut dilakukan. Saya tidak pernah terkejut melihat betapa lemahnya pelajar memahami arahan apabila dibentangkan dalam format kuliah tipikal (instruktur monolog)!

Nota kepada pengajar yang mungkin mengadu tentang masa "sia-sia" yang diperlukan untuk membolehkan pelajar membina litar sebenar dan bukan hanya menganalisis litar teori secara matematik:

Apakah maksud pelajar mengambil kursus "panel kerja panel panel lalai" anda?

Soalan 2

Cahaya berwarna bersifat khas dari cahaya elektrik pelepasan gas adalah hasil daripada tenaga yang dipancarkan oleh elektron dalam atom gas kerana ia jatuh dari keadaan "bersemangat" tahap tinggi kembali ke keadaan semula jadi mereka ("tanah"). Sebagai peraturan am kelakuan elektron, mereka mesti menyerap tenaga daripada sumber luaran untuk melompat ke tahap yang lebih tinggi, dan mereka melepaskan tenaga tersebut apabila kembali ke peringkat asal mereka.

Memandangkan kewujudan fenomena ini, apa yang anda mengesyaki mungkin berlaku di dalam persimpangan PN kerana ia menjalankan arus elektrik?

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Simpang PN memancarkan tenaga panjang gelombang ciri semasa mengendalikan arus. Untuk sesetengah jenis persimpangan PN, panjang gelombang berada dalam jarak cahaya yang kelihatan.

Soalan susulan: apakah aplikasi praktikal yang boleh anda fikirkan untuk fenomena ini?

Nota:

Penggunaan praktikal fenomena ini harus jelas, dan ia sangat biasa dalam peralatan elektronik moden. Bincangkan dengan pelajar anda kecekapan tenaga pelepasan cahaya ini berbanding dengan lampu pijar.

Soalan 3

Jelaskan prinsip operasi sel fotovoltaik, atau dikenali sebagai "sel suria." Apa yang berlaku dalam peranti ini untuk menukar cahaya matahari secara terus ke dalam elektrik?

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Tenaga photon (cahaya "zarah") yang menarik persimpangan PN semikonduktor mencipta pasangan lubang elektron, yang kemudian bergerak ke arah arah medan elektrik di kawasan kekurangan itu.

Soalan cabaran: apakah maksudnya jurang band simpang PN kepada kecekapan sel?

Nota:

Terdapat sedikit detail yang dapat ditambahkan ke akaun yang diberikan dalam jawapannya. Tanyakan kepada pelajar anda untuk membekalkan beberapa perincian ini! Terdapat banyak sumber untuk belajar bagaimana sel photovoltaic berfungsi, jadi pelajar anda tidak sepatutnya menghadapi masalah mencari maklumat itu sendiri.

Soalan 4

Kawasan pemusnahan tanpa kabel di persimpangan PN membentuk kapasitansi parasit di antara kawasan semikonduktor P dan N. Adakah peningkatan atau penurunan kapasitans sebagai voltan terbalik bias yang lebih besar digunakan pada persimpangan PN? Terangkan jawapan anda.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Kapasiti persimpangan akan berkurangan apabila voltan terbalik bias di persimpangan meningkat.

Soalan cabaran: adakah anda boleh memikirkan sebarang aplikasi praktikal untuk kesan pembolehubah ini?

Nota:

Persoalan ini adalah tinjauan yang baik teori kapasitor, dan juga peluang untuk memperkenalkan jenis khas diod: varactor .

Soalan 5

Terangkan bagaimana satu diode Schottky adalah, dan bagaimana ia berbeza dalam pembinaan dan fungsi daripada diod simpang PN semikonduktor biasa.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Dioda Schottky, yang dikenali sebagai diod pembawa panas, dibentuk oleh persimpangan bahan semikonduktor logam dan N-jenis. Diod ini mempunyai penurunan voltan yang kurang maju, masa pemulihan yang lebih cepat, lebih banyak kebocoran semasa, dan kurang keupayaan voltan terbalik daripada dioda simpang PN biasa.

Nota:

Tanyakan kepada pelajar anda jika mereka berlaku untuk menyelidik mana-mana lembaran data untuk dioda Schottky, dan jika mereka mempunyai parameter untuk membandingkan terhadap simpang PN khas yang membetulkan dioda seperti siri 1N400x.

Soalan 6

Lukis simbol skematik untuk diod Schottky, dan berikan beberapa contoh aplikasi biasa untuknya.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Saya akan membiarkan anda menyelidik beberapa aplikasi tipikal diod Schottky.

Nota:

Tanyakan kepada pelajar anda untuk menjelaskan mengapa aplikasi dioda Schottky sesuai untuk keupayaan unik dioda ini. Apakah yang dimaksudkan dengan aplikasi tipikal yang menggunakan masa pemulihan terbalik diod ini dan / atau drop voltan rendah ke hadapan "workscopepanel panel panel-default" itemscope>

Soalan 7

Terdapat jenis khas diod yang dipanggil varactor, yang digunakan untuk menghasilkan kapasitans yang bergantung kepada voltan. Fungsi ini sering digunakan dalam litar penala radio elektronik:

Kapasiti yang bergantung kepada voltan diod ini diberikan oleh persamaan berikut:

C j = C o



2V + 1

Di mana,

C J = Kapasiti persimpangan

C o = Kapasiti persimpangan tanpa voltan yang digunakan

V = Terus voltan persimpangan yang digunakan

Berdasarkan persamaan ini, adakah anda mengatakan bahawa kapasitansinya secara langsung atau terbalik berbanding dengan voltan terbalik-bias diterapkan diod varactor "# 7"> Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

C j adalah terbalik dengan V untuk sebuah varactor diode.

Persoalan susulan: menggantikan persamaan kapasitor dioda varactor ke persamaan kekerapan resonan standard untuk mencapai satu penyelesaian persamaan untuk frekuensi dari segi voltan L dan diod V.

Nota:

Persoalan ini memperkuat pemahaman pelajar tentang istilah matematik langsung dan terbalik, serta mengkaji semula teori asas PN junction dan teori kapasitor.

Soalan 8

Apakah jenis diod sentiasa dibungkus dalam kaca atau plastik yang jelas (berbanding dengan plastik plastik legap)? Terangkan bagaimana kemunculan komponen ini membantu dalam menentukan identiti mereka.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Ini adalah soalan jahat, tipu helah! Penampilan fizikal mana-mana komponen semikonduktor adalah tanda indikasi yang lemah. Ramai diod zen kecil dibungkus dalam badan yang jelas, tetapi ini tidak bermakna semua diod yang berbadan jelas adalah zeners, atau semua zener terdapat dalam pakej yang jelas! Nombor bahagian diod adalah satu-satunya indikator identiti yang boleh dipercayai.

Soalan susulan: saiz fizikal komponen sering merupakan petunjuk parameter prestasi?

Nota:

Saya biasanya tidak menanyakan soalan-soalan "silap mata" seperti ini, tetapi kadang-kadang mereka berfungsi dengan baik untuk mendapatkan mata.

  • ← Lembaran Kerja Sebelumnya

  • Indeks Lembaran Kerja

  • Lembaran kerja seterusnya →