Evo jednog onako na prvi pogled banalnog ali može se reći i korisnog uputstva kako da povežemo električni šporet na monofazni ili trofazni priključak. Jer se može desiti da uputstvo se vremenom odlepilo, izbledelo, a majstora ne možete naći, a vi se selite u stan stan gde sad više nemate trofaznu na koju je bio priključen pa morate promeniti na monofaznu, itd.

 Na slici br.1 je prikazana šema povezivanja na monofazni priključak, napon od 220-240V i na trofazni 380-415V. Priključak je zastićen odgovaraćim kućistem.

Slika br.1 Šema povezivanja na jednu ili tri faze

 Predlog je ako ima mogućnosti obavezno povezati na tri faze, jer jedna se koristi za rernu a druge dve za ringle. Ukoliko je opcija samo monofazna onda dolazi do sporijeg rada tj. slabijeg ako se koriste više rignli istovremeno i rerna.

 Preporuka je koristiti silikonski kabl, preseka 5×2.5mm2 kod trofaznog povezivanja.

Slika br.2 Povezivanje na tri faze, napon 380-415V

Kod monofaznog povezivanja preporuka je koristiti silikonski kabl, preseka 3×2.5mm2. Kod monofaznog povezivanja potrebno je priključke za sve dve faze spojiti kratkospojnicima koji uglavnom dolaze od strane proizvođaca ili ih napraviti, i onda spojiti to sve na jednu. Šemu povezivanja videti na slici br.3

Slika br.3 Povezivanje na jednu fazu, napon 220-240V

Nakon povezivanja zatvoriti kućište poklopcem i vaš el.sporet je spreman za upotrebu.

The post Kako povezati el.šporet na trofazni ili monofazni priključak? appeared first on Automatika.rs.

 Gde imamo robote, CNC mašine imamo i servo sisteme, koji čine osnovu preciznog pozicioniranja i upravljanje osama koje je od velike važnosti za dobijanje stabilnog procesa i kvalitetnog finalnog proizvoda.

Servo sistemi, motori i drajvovi

 Servo sistemi su bazirani na servo motorima i pripadajućim servo regulatorima(drajvovima), i koriste se u visokoproduktivnim aplikacijama gde je potrebno veoma precizno upravljanje pozicijom, brzinom ili ubrzanjem.

 Svaki od proizvođaza poseduje određene karakteristite tako da može se sigurno naći što bolja i ispativa kombinacija servo motora, drajva i reduktora ukoliko je potreban. Da kažemo da neka cena za male sisteme snage od 0.75KW sa drajvom moze biti i do 1000e, što je veoma povoljno. A sve to zavisi od proizvođača, broja osa i sistema u koji trebate implementirati servo pogon.

The post Upravljanje i servo sistemi appeared first on Automatika.rs.

Micro INDUSTRIAL PC  VM23 4GB RAM + eMMC 32GB

The post Micro industrial PC – VM23 4GB RAM+eMMC 32GB appeared first on Automatika.rs.

Podela optičkih kablova po konstrukciji

Ovde ćemo predstaviti četiri vrste optičkih kablova:

Nemetalni optički kablovi za polaganje u cevima – TO SM 03 ili TO SM 04

 Optički kablovi tipa TO SM 03… i TO SM 04… izrađeni su bez metalnih elemenata, predviđeni su za polaganje u cevi postupkom uduvavanja. Za noseće elemente kabla koristi se aramidno vlakno i rasteretni element od staklo-plastike. Kablovi su izrađeni sa sekundarnom zaštitom u vidu cevčice sa punjenjem međuprostora vodonepropusnom masom. Kablovi mogu biti sa omotačem od polietilena (03) ili PVC-a (04).

Osnovne tehničke karakteristike nemetalnih opt. kablova:

Armirani optički kablovi za polaganje direktno u zemlju TO SM 19 P…

 Optički kablovi tipa TO SM 19 P… izrađeni su sa armaturom od čeličnih traka, predviđeni su za direktno polaganje u zemlju. Za noseće elemente kabla koristi se aramidno vlakno i rasteretni element od čelične pocinkovane žice (ili staklo-plastike). Kablovi su izrađeni sa sekundarnom zaštitom u vidu cevčice sa punjenjem međuprostora vodonepropusnom masom.

Osnovne tehničke karakteristike armiranih opt. kablova:

Uvlačni optički kablovi za polaganje u cevima TO SM 09 P…

 Optički kablovi tipa TO SM 09 P… izrađeni su sa slojevitim omotačem od Al – kopolimer trake debljine 0,20mm koja je zalepljena za polietilenski plašt, predviđeni su za uvlačenje u cevi gradske kablovske kanalizacije. Za noseće elemente kabla koristi se aramidno vlakno i rasteretni element od čelične pocinkovane žice (ili staklo-plastike). Kablovi su izrađeni sa sekundarnom zaštitom u vidu cevčice sa punjenjem međuprostora vodonepropusnom masom.

 Osnovne tehničke karakteristike armiranih opt. kablova :

Samonosivi optički kablovi TO SM 31 P…

 Optički kablovi tipa TO SM 31 P… izradjeni su sa slojevitimom otačem od Al – kopolimer trake debljine 0,20mm koja je zalepljena za polietilenski plašt, predvidjeni su za postavljanje po nadzemnim stubovima za raspone nom. 50m. Centralni rasteretni element kabla izradjen je od stakloplastike (ili od čelične pocinkovane žice). Kablovi su izradjeni sa sekundarnom zaštitom u vidu cevčice sa punjenjem medjuprostora vodonepropusnom masom . Noseće uže kabla (5) je od čelične pocinkovane žice nom. prečnika 3.0mm.

Osnovne tehničke karakteristike samonosivih opt. kablova:

The post Vrste optičkih kablova appeared first on Automatika.rs.

 Tranzistori se prema načinu rada dele na dve osnovne grupe: bipolarne tranzistore (eng. BJT – Bipolar Junction Transistor) kod kojih provodnost zavisi od elektrona u NPN i šupljina u PNP tipu, i unipolarne tranzistore (eng. FET – Field Effect Transistor) kod kojih provodnost zavisi od elektrona u N-kanalu ili šupljinama u P kanalu.

 Više o tranzistorima možete pronaći OVDE.

 Osobine tranzistora se mogu znatno vernije sagledati iz njegovih grafičkih karakteristika,  koje se dobijajaju merenjem. Kod tranzistora je u principu potrebno poznavati ulazne, prenosne i izlazne karakteristike. Ulazne karakteristike predstavljaju međusobnu zavisnost, između ulaznih veličina uz uticaj ostalih veličina tranzistora. Obično se za vreme snimanja ulazne karakteristike ostale veličine održavaju konstantnim. Na primer, kod snimanja zavisnosti ulazne struje od ulaznog napona, izlazni napon se održava konstantnim.

 Kolo za snimanje svih karakteristika tranzistora u spoju sa zajedničkim emitorom je prikazan na slici br.1. U ovom kolu za snimanje karakteristika tranzistora koristi se dva izvora: Eb za polarizaciju baze i Ec za polarizaciju kolektora, mada se može koristiti i jedan izvor za obe polarizacije. Otpornici Rb i Rc služe za ograničenje struje kod pogrešnog uključivanja: na ovaj način se sprečava uništenje tranzistora ili instrumenata kod nepravilnog rukovanja. Ovde treba napomenuti da je najpovoljnije upotrebljavati digitalne multimetre, mada mogu da se upotrebe i analogni elektronski voltmetri sa velikom ulaznom otpornošću, od 10MΩ.

 Pomoću mikroampermetra(µA) i mA, voltermetra V1 i voltimetra V2 snimaju se ulazne karakteristike Ib=f(Ube) za napon Uce konstantan. Pomoću mikroampermetra µA i miliampermetra mA snimaju se prenosne karakteristike Ic=f(Ib) kada imamo konstantan napon Uce. Pomoću mirkoampermetra µA, miliampermetra mA i voltimetra V2 snimaju se izlazne karakteristike Ic=f(Uce) za konstantnu struju Ib.

Slika br.1 Kolo za snimanje ulaznih, izlaznih i prenosnih karakteristika tranzistora zajedničkim emitorom

Karakteristike bipolarnih tranzistora

 Posmatajući tranzistor kao četveropol i konstantne struje i napone koji utiču na njegov rad mogu se postaviti četiri vrste karakteristika: ulazna, izlazna, prenosna i povratna. Kao što je poznato tranzistor se može spojiti u tri osnovna spoja: sa zajedničkim emitorom, zajedničkom bazom i zajedničkim kolektorom. Za upotrebu tranzistora kao pojačala najčešće se koristi spoj sa zajedničkim emitorom, a za određivanje karakteristika tranzistora u tom spoju koristi se strujni krug prikazan na slici br.2 .

Slika br.2 Strujno kolo za određivanje karakteristika tranzistora sa zajedničkim emitorom

 Za određivanje ulazne karakteristike tranzistora posmatra se kako ulazna struja Ib zavisi od ulaznog napona Ube, pri konstantnom izlaznom naponu Uce. Ova karakteristika objašnjava kako će se opteretiti izvor signala, ako se spoji na ulazni krug. Zavisnost ulazne struje Ib od ulaznog napona Ube prikazana je ulaznom karakteristikom na slici br.3 .

Slika br.3 Zavisnost struje Ib=f(Ube) uz Uce=const. (ulazna karakteristika)

 Ulazna karakteristika tranzistora je zavisnost:

Ib = f1 (Vbe),

pri čemu je napon  Vce parametar(konstantan). Ova zavisnost ima eksponencijalni karakter.

Prenosna karakteristika tranzistora je zavisnost:

Ic = f2 (Vbe),

pri čemu je napon Vce parametar. Ova zavisnost ima eksponencijalni karakter.

Izlazna karakteristika tranzistora je zavisnost:

Ic = f3 (Vce),

pri čemu je struja baze Ib parametar.

Ove karakteristike se daju u katalozima i koriste se u procesu projektovanja.

The post Ulazna, izlazna i prenosna karakteristika tranzistora appeared first on Automatika.rs.

Istorijat

 Nemački naučnik Valter Šotki (Walter H. Schottky) je pronašao Šotkijev efekt, koji je omogućio izradu Šotki diode i kasnije tranzistora. Logička kola izrađena sa Šotki tehnologijom koriste više snage od običnog TTL kola ali rade brže.

 Logička kola sa Šotki tehnologijom:

• Schottky (S) originalna Šotki serija kola.
• Low power Schottky (LS) serija kola, potrošnja je smanjena i brzina povećana.
• Advanced Low power Schottky (ALS) dalja poboljšanja, smanjena potrošnja, povećana brzina.
• Fast Schottky (F) povećana brzina i potrošnja.

Izrada

 Kao materijal za proizvodnju Šotki diode pogodno je koristiti silicijum (Si) i galijum arsenid (GaAs), kao i metale poput zlata, srebra, platine, paladijum, i volframa.

 Izrađuju se tako što se direktno na poluprovodnik N vrste nanosi metal. Elektroni iz poluprovodnika prelaze u metal zbog difuzije, pa se u poluprovodniku obrazuje prostorno naelektrisanje u kojem se nalaze nekompenzovani pozitivni joni. Ovo prostorno naelektrisanje postoji praktično samo u poluprovodniku, pa je električno polje manje nego u normalnom PN-spoju. Elektroni mogu da prelaze iz poluprovodnika u metal, jer je energija elektrona u metalu manja, ali obrnuto ne mogu.

 Na ovaj način se dobije usmerački spoj između poluprovodnika i metala, a takođe i priključak za anodu. Drugi kontakt se dobije tako što se naknadno obrazuje oblast sa velikom koncentracijom N+ primesa, pa se dobije N+ oblast, koja je slična provodniku. Na N+ oblast se nanosi metal sa kojim se obrazuje neusmerački kontakt, koji čini katodu diode.

 Kod Šotki dioda nema prelaza šupljina iz P u N oblast, kao ni elektrona iz N u P oblast, pa ne postoji difuzna kapacitivnost spoja. Vreme uključivanja i isključivanja je veoma kratko i iznosi tipično 100ps.

Simbol Šotki diode

Karakteristike

 Prag provođenja Šotki diode je manji nego kod običnih silicijumskih dioda jer je potencijalna barijera manja. Prag provođenja može se menjati promenom gustine primesa u poluprovodniku. Što je veća koncentracija primesa, niži je inverzni napon i niži je prag provođenja, skoro jednak nuli, ali je relativno velika i inverzna struja.

 Kako su ove diode bazirane na spoju poluprovodnika i metala (umesto spoja dva poluprovodnika). Karakteriše ih manji pad napona kod direktne polarizacije u odnosu na standardne PN diode (0.15V-0.45V), kao i  mnogo manja kapacitivnost PN spoja.

Gde se koristi

 Ove diode se koriste za spojna kola kao i za prevenciju saturacije kod tranzistora. Koriste se i za ispravljače sa malim gubicima. Zbog manje kapacitivnosti PN spoja imaju primenu i u RF kolima. Nedostatak ovakve strukture je to što se ne mogu realizovati komponente sa velikim inverznim probojnim naponom.

  Šotki diode se upotrebljavaju u veoma brzim prekidačkim kolima. Šotki diode sa velikom koncentracijom primesa se koriste u oblasti mikrotalasa (10 GHz). Postoji posebna vrsta usmeračkih Šotki dioda za struju do nekoliko desetina ampera (na primer BYS76 firme Siemens za struju do 75 A), koje se upotrebljavaju u brzim usmeračkim kolima ili kod impulsnih regulatora napona.

The post Šotki dioda – Nastanak, izrada i primena appeared first on Automatika.rs.

 Optički kabl se koristi u telekomunikacijama za prenos signala. Prenosni medijum je optičko vlakno, a informacija se prenosi putem svetlosti. U Srbiji se najviše koriste optički kablovi kapaciteta od 6 do 240 optičkih vlakana, strane i domaće proizvodnje. Na ulasku u optičko vlakno električni signal se konvertuje u svetlost pomoću svetleće ili laserske diode, a na prijemu se pretvara ponovo u električni signal pomoću fotodiode.

Razvoj fiber optičkih kablova

 Široka oblast savremenih telekomunikacija veoma intenzivno razvija se posle 1980. godine. Postoje i brojni primeri iz ranije prošlosti koji ne mogu da se svrstaju u optičke komunikacije u današnjem smislu. Koristili su postupke za prenos poruka koje su bile vidljive korisnicima. (signalizacija, zastavice, semafori, svetionici, razni optički sistemi kao francuski telegrafski sistem koji je za 15 min prenosio poruku na udaljenost od 200 km, itd.). Prvi naučni pokušaj je bio kroz mlaz vode.

 Kao rezultat, možemo da zaključimo sledeće: svetlost može da se kreće prateći zakrivljenost svetlovoda. Primenu optike u današnjem smislu pokrenuo je izum lasera 1958.godine, poluprovodničkog lasera 1963.godine i nakon nekoliko godina, prvih optičkih vlakana.

 Optičko vlakno je tanka staklena nit sačinjena od silicijuma. Staklo koje se koristi ima izuzetnu čistoću. Ne može se ni uporediti sa staklom na koje smo navikli. Staklo debljine nekoliko kilometara ima providnost običnog prozorskog stakla debljine 3-4 mm. Svetlost putuje kroz staklena vlakna zahvaljujući pojavi koja se naziva totalna unutrašnja refleksija.

 Relacije kojima je opisano zarobljavanje svetlosti unutar ravne staklene ploče izveo je Fresnel još 1820.godine, 1962.god. optičko vlakno imalo je slabljenje 1000dB/km, 1966. godine Čarles Kao i Georges Hockham utvrdili su da veliki gubici u optičkom vlaknu teoretski nastaju zbog malih nečistoća unutar stakla, a ne zbog unutrašnjih ograničenja samoga stakla. Procenili su da se gubici svetlosti koja putuje vlaknom mogu drastično smanjiti, sa 1000 db/km na manje od 20 db/km.

 Zahvaljujući otkriću Čarlsa Kaoa i Georgea Hockmana 1970.godine počeo je vrlo intenzivan razvoj optičkih komunikacija kada je tim stručnjaka iz kompanije “Corning Glass” proizveo optičko vlakno dužine stotinu metara. 1976.godine započela je eksperimentalna primena optičkih vlakana u telefonskim sistemima Atlante i Čikaga, a 1984.godine pušteno je u rad optičko vlakno kompanije AT&T povezujući Boston i Wašington. 1988. godine postavljen je prvi transatlantski optički kabel, sa regeneratorima na udaljenostima od 64 km.

 Tokom osamdesetih godina uloženi su ogromni napori da se otklone problemi vezani za popravku prekinutih optičkih kablova i da se poboljša tehnika njihovog postavljanja. 1991. godine prikazani su optički pojačavači koji su ugrađeni u same optičke kablove i koji su u stanju da obezbede 100 puta veći kapacitet od sistema sa elektronskim pojačavačima. 1996. godine postavljeni su kablovi sastavljeni isključivo od optičkih vlakana i preko Tihog okeana.

 U Srbiji, postavljanje optičkih sistema je počelo 1984 u Beogradu, a pre skoro 30 godina,  1991.godine, postavljena je optička veza Novi Sad – Sremski Karlovci. Uprkos ratu, inflaciji i svemu što se dešavalo, optički sistemi i kod nas preovlađuju u novoizgrađenim komunikacionim sistemima. Primena optičkog vlakna kao provodnika svetlosnog signala značajno je zavisila od tehnologije izrade vlakna, prvenstveno eliminacije nečistoća koje utiču na slabljenje, mehaničke izdržljivosti i zaštite vlakna od lomljenja.

Optičko vlakno

 Optičko vlakno je vrsta optičkog talasovoda radijalne simetrije, koja „vođenje“ elektromagnetskog talasa zasniva na efektu totalne unutrašnje refleksije. Vlakno mikrometarskih dimenzija, izrađeno od stakla ili plastike, služi kao medijum u optičkom kablu za prenos informacija pomoću svetlosti. Vlakna imaju koncentričnu slojevitu strukturu. U sredini se nalazi jezgro, koje vodi svetlost, okruženo sa omotačem sa nešto nižim indeksom prelamanja i zaštitnim slojem plastike.

 U zavisnosti od primene, prečnik jezgra je u rasponu od nekoliko do više stotina mikrona. A od dijametra i profila indeksa prelamanja između jezgra i omotača, zavisi broj režima (modova) sposobnih da propagiraju kroz vlakno. Optička vlakana mogu biti jednorežimska i višerežimska. Kroz jednorežimska se prostire samo jedan mod laserske svetlosti i ovakva vlakna se koriste za prenos informacija na veće udaljenosti, dok se kroz višerežimska vlakna prostire više modova i ova vlakna se koriste za pristupne mreže. Ovakav prenos informacija je brži, pouzdaniji i sigurniji od prenosa bakarnim kablovima.

Prednosti i mane

Prednosti optičkih kablova su sledeće:

• njihove daleko manje dimenzije u odnosu na bakarne kablove,
• mogućnost prenosa velike količine informacija,
• malo slabljenje signala što dozvoljava domete i do 200 km bez pojačanja signala
• manja težina po dužnom metru
• lakše polaganje kako u zemlju, tako pod vodu, na stubove ili dalekovode
• sve niža cena
• neosetljivost na električne smetnje, vodu, niske i visoke temperature.

Najveća i jedina mana je to što su optički kablovi jedino osetljivi na radioaktivno zračenje.

The post Fiber optički kabl i optičko vlakno – Osnove i istorijat appeared first on Automatika.rs.

 Fotoni svetla se emituje prilikom rekombinacije para elektron-šupljina. Takvo svojstvo imaju sledeći poluprovodnici:

• Galijum-fosfid (GaP),
• Galijum-arsenid (GaAs),
• Galijum-nitrid (GaN),
• Galijum-arsenid-fosfid (GaAsP),
• Cink-selenid (ZnSe),
• Dijamant (C),
• Aluminijum-nitrid (AlN),
• Safir (Al2O3),
• Silicijum-karbid (SiC), itd.

 Davne 1955. godine, Rubin Braunstin iz Američke radio korporacije prvi je dao izveštaje o infracrvenoj emisiji svetlosti galijum-arsenida (GaAs).

 Naučnici Teksas instrumentsa, Bob Bajard i Gari Pitman, 1961. godine otkrili su da galijum-arsenid pušta svetlo kada ima električne struje, nakon čega su prijavili patent na infracrvenu diodu. Nik Holonjak mlađi iz Dženeral elektrika prvi je pronašao vidljivi spektar svetleće diode. Boja emitovanog svetla zavisi od vrste poluprovodonika, kao i od primesa u njemu, i varira od infracrvenog do ultraljubičastog dela spektra.

 LED svetli odnosno emituje fotone kada elektroni prolaze kroz spoj, tj. kada se stavi pod napon. Većina dioda emituje zračenje, ali ono ne napušta poluprovodnik i nalazi se u frekventnom opsegu infracrvenog zračenja. Međutim, izborom odgovarajućeg materijala i geometrije svetlost postaje vidljiva.

 Izbor poluprovodničkog materijala dioda određuje boju svetlosti. Različiti materijali ili neuobičajeni poluprovodnici se koriste u tu svrhu, i imaju različit napon potencijalne barijere. Crvenoj boji odgovara napon od 1.2 V, a napon od 2.4 odgovara ljubičastoj.

 Danas postoje diode i za ultraljubičastu svetlost. Prve svetleće diode su bile crvene i žute, a druge su nastale kasnije. Sve svetleće diode su jednobojne; bele diode su u stvari kombinacija tri diode različitih boja ili plava obložena žutom. Što je niža frekvencija diode veća je efikasnost pa je za efekat jednake jačine svetla raznih dioda potrebno povećavati jačinu struje kod dioda viših frekvencija.

 Ovo se još više komplikuje činjenicom da je ljudsko oko najosetljivije na svetlost koja je negde između plave i zelene.

Princip rada

 Svetleća dioda se sastoji od čipa napravljenog od poluprovodnog materijala koji je dopiran nečistoćama kako bi se napravio p-n spoj. Kao i kod običnih dioda, električna struja teče od P-strane ili anode ka N-strani ili katodi, ali ne i u suprotnom smeru. Nosioci nalektrisanja, elektroni i šupljine teku u spoj sa elektroda između kojih postoji električni napon. Kada se elektron sudari sa šupljinom, on pada na niži energetski nivo i oslobađa energiju u vidu fotona.

 Talasna dužina emitovane svetlosti, a time i njena boja, zavisi od energetske barijere materijala koji čine P-N spoj. Kod silicijumskih i germanijumskih dioda, elektroni i šupljine se rekombinuju ne-zračećom tranzicijom, koja ne daje vidljivu emisiju, jer su oni materijali sa indirektnom energetskom barijerom. Materijali koji se koriste za izradu svetelćih dioda imaju direktnu energetsku barijeru sa energijama koje odgovaraju skoro infracrvenoj, vidljivoj i skoro-ultraljubičastoj svetlosti.

 Napredak u nauci o materijalima je omogućio izradu dioda sa sve kraćim talasnim dužinama, koje su emitovale svetlost raznih boja.

 Više o diodama možete pronaći OVDE.

The post Svetleća dioda – LED (Light-emiting diode) appeared first on Automatika.rs.

 Američki naučnik, Klarens Zener, je objasnio kako se kod poluprovodničkih dioda sa velikom koncentracijom nečistoća povećava provodnost u inverznom režimu rada usled tuneliranja elektrona iz valente u provodnu oblast. Ova pojava dominira u diodama sa inverznim naponom proboja samo do 5 volti. Kod diode sa većim probojnim naponom imamo efekat lavine, pojava da električno polje ubrza elektrone toliko da udarom o atome iz valentne oblasti izbijaju nove elektrone u provodnu oblast, ali uobičajeno je da se i takve diode takođe nazivaju zener diodama, dok se naziv probojna dioda koristi samo kad imamo više napone.

 Kod Zenerevog efekta temperaturni koeficijent je negativan, a kod lavinskog efekta je pozitivan, pa je ukupan temperaturni koeficijent najmanji za diode sa zener naponom od oko 5 volti, jer su tada oba efekta ujednačena.

 Kod Zenerovog (lavinskog) proboja održava se stalan napon, koji praktično ne zavisi o struji kroz diodu.

Slika br.1 Simbol Zener diode i druge izvedbe

 Na slici br.2 na ulaz uređaja spojen je promenljivi sinusnim napon. Kad je ulazni napon negativan, Zenerova dioda je propusno polarizirana i na njoj je mali napon −Uf. Uz pozitivni ulazni napon manji od napona Uz dioda je suprotno polarizirana i na njoj je napon izvora. Kad ulazni napon dobije vrednost veću od Uz, dioda prelazi u stanje lavinskoga proboja i na njoj je stalan napon Uz.

Slika br.2 Pobuda Zenerove diode sa sinusnim naponom

 Vrednosti probojnog napona Zenerovih dioda može se kontrolisati u toku procesa proizvodnje. To omogućuje da se proizvode diode s probojnim naponima od nekoliko volta do nekoliko stotina volta. Diode s probojnim naponom manjim od 5 V nemaju oštro izražen
probojni napon i imaju negativan temperaturni koeficijent (s porastom temperature smanjuje se Zenerov napon). Diode sa Zenerovim naponom višim od 5 V imaju pozitivan temperaturni koeficijent (s porastom temperature raste Zenerov napon).

Slika br.3 Strujno-naponska karakteristika Zenerove diode

 Diode s većim probojnim naponom imaju veći unutrašnji otpor. Unutrašnji otpor Zenerove diode je odnos promene napona na diodi i promene struje kroz diodu koja je dovela do promene napona:

r_z=\frac{\Delta Uz}{\Delta Iz}

 Zenerove diode upotrebljavaju se kao stabilizatori i ograničavači napona. Prilikom odabira Zenerovih dioda potrebno je voditi računa o najvećoj dopuštenoj struji diode u Zenerovu području Iz, odnosno o dopuštenu utrošku snage. Iznosi dopuštenih utrošaka snage kreću se od nekoliko stotina mW do nekoliko desetaka W.

Primena Zener diode za stabilizaciju napona

Slika br.4 Stabilizacija napona sa Zenerovom diodom

 Primer upotrebe Zenerove diode pokazan je na slici br.4. Reč je o najjednostavnijoj izvedbi stabilizatora napona. Izlazni je napon ovoga stabilizatora Zenerov napon Uz. Kako promene struje Iz neznatno menjaju napon Uz, izlazni napon može se smatrati stalnim. Promena ulaznog napona uzrokuje promenu struje Zenerove diode Iz. Zato se menja pad napona na otporniku R, pa je izlazni napon gotovo konstantan.

U_{iz}=Uu-I*R=Uz

I=Iz+Ip=Iz+\frac{Uz}{Rr}

 Otpornik R služi za ograničenje struje Zenerove diode. Kad je stabilizator neopterećen, sva struja iz izvora teče kroz Zenerovu diodu pa otpornik R treba odabrati tako da ta struja ne prelazi dopuštenu vrijednost, kako ne bi došlo do oštećenja diode:

R=\frac{Uul-Uz}{I}

Kako proveriti napon stabilizacije i da li je ispravna Zener dioda?

 U slučaju da se izbrisala oznaka sa Zener diode ili da ne poznajemo način oznacavanja pomoću boja (prstenova), možemo na jednosatavan način odrediti inverzni napon (napon stabilizacije). Potreban je promenljivi izvor jadnosmernog napona (na primer od 0 do 12 V) i voltmetar.

 Jednosmernom izvoru napona priključimo inverzno polarisanu diodu, tj. anodu diode na minus-pol, a katodu na pozitivni pol. Paralelno diodi vezemo voltmetar tako da mozemo pratiti šta se dešava pri porastu napona.

 Postupak je sledeci: polako povećavamo napon izvora i pratimo skretanje instrumenta. Napon na krajevima diode će polako rasti sa promenom napona izvora. Ako je dioda ispravna, napon će rasti do neke određene vrednosti, na primer 8.2V i potom će prestati (ili će vrlo malo porasti sa daljom promenom napona). To znači da je napon stabilizacije 8.2V.

 U slučaju da napon neprestano raste sa porastom napona jednosmernog izvora napajanja, to znači da je dioda u prekidu ili da je napon stabilizacije veći od napona koji izvor može dati (u ovom slučaju 12 V). U slučaju da sa porastom napona izvora napon na diodi ima stalno vrednost nula ili vrlo blisku nuli – dioda je u kratkom spoju.

The post Zener dioda – karakteristike i primena appeared first on Automatika.rs.

 Poluprovodničke diode su elementi sa dva poluprovodnička sloja (sloj P-tipa i sloj N-tipa). Ovde će biti razmotreni osnovni principi funkcionisanja diode, kao i aproksimacije koje omogućavaju pojednostavljivanje analize kola sa diodama.

P-N spoj DIODA

 Kao što znamo da su kod N-tipa poluprovodnika glavni nosioci naelektrisanja elektroni, a kod P-tipa poluprovodnika glavni nosioci naelektrisanja su šupljine.

 Posmatrajmo sada što se dešava prilikom spajanja P-tipa i N-tipa poluprovodnika (što se u praksi ostvaruje dosta složenijim tehnološkim postupkom od prostog spajanja). U tom slučaju, kako je koncentracija elektrona u N-tipu mnogo veća nego ovih u P-tipu, dolazi do difuzionog kretanja elektrona i šupljina, koje ima za cilj izjednačenje koncentracija u svim delovima poluprovodničke strukture. Znači, elektroni počinju da se kreću od mesta veće ka mestima manje koncentracije, odnosno u smeru od N-tipa ka P-tipu poluprovodnika. Slično važi i za šupljine, koje se kreću od P-tipa ka N-tipu poluprovodnika (slika br.1a). Prilikom kretanja jednih ka drugim, na samoj granici spoja, dolazi do rekombinacije, odnosno do popunjavanja šupljina elektronima. Na taj način, oko same granice spoja, obrazuje se jedan sloj kojeg su napustili i elektroni i šupljine, i koji sada predstavlja delom pozitivno, odnosno delom negativno naelektrisanje, respektivno. Kako se oko spoja formiralo, s jedne strane negativno, a s druge pozitivno naelektrisanje, u tom delu se uspostavlja električno polje, koje ima smer od pozitivnog ka negativnom naelektrisanju. Odnosno, uspostavlja se polje, čiji smer je takav da se protivi daljem kretanju elektrona, odnosno šupljina (smer kretanja elektrona pod uticajem polja je suprotan od smera polja). Kada intenzitet polja dovoljno poraste da spreči kretanje elektrona i šupljina, prestaje difuziono kretanje. Tada se kaže da se unutar P-N spoja formirala oblast prostornog tovara. Razlika potencijala između krajnjih tačaka ove oblasti naziva se potencijalna barijera. Nju većinski nosioci naelektrisanja, sa jedne i druge strane spoja, nisu u stanju da pređu pri normalnim uslovima (odsustvo stranog polja). Ovo je ilustrovano na slici br.1b.

 Primetimo, da je uspostavljeno električno polje, unutar oblasti prostornog tovara, najjače na samoj granici spoja, jer se, samo u tim tačkama, polja od svih dipola (pojedinačno) sabiraju (slika 1b).

 Slika br.1 P-N spoj. a) Trenutak stvaranja; b) Oblast prostornog tovara.

 Na sobnoj temperaturi (uz uobičajenu koncentraciju primesa), razlika potencijala ove barijere iznosi oko 0,2V za silicijumske, odnosno oko 0,6V za germanijumske diode. Na kraju, napomenimo da je, u prethodnim ilustracijama, pretpostavljeno da su P-tip i N-tip poluprovodnika jednako (simetrično) dopirani.

Direktna i inverzna polarizacija

 Po uspostavljanju potencijalne barijere, prestaje kretanje glavnih nosilaca naelektrisanja sa jedne na drugu stranu spoja, i obratno. Postavlja se pitanje, na koji način iskoristiti prisustvo velikog broja elektrona u N-tipu i šupljina u P-tipu poluprovodnika za uspostavljanje struje kroz diodu. Nameće se jedno veoma logično rešenje, a to je da treba otkloniti uzrok prestanka kretanja glavnih nosilaca naelektrisanja. Naime, da bi se obezbedilo dalje kretanje glavnih nosilaca, neophodno je napon potencijalne barijere oboriti, odnosno smanjiti uspostavljeno polje, koje je uzrokovalo prekid kretanja naelektrisanja. Ovo se može ostvariti ako se dioda priključi na spoljašnji izvor, čije polje će biti suprotno od polja uspostavljenog unutar oblasti prostornog tovara (direktna polarizacija diode). Tada se smanjuje potencijal koji je bio barijera za kretanje glavnih nosilaca, pa se, na taj način, uspostavlja njihovo kretanje, čija posledica je struja kroz diodu u smeru suprotnom od smera kretanja elektrona (prema konvenciji) u njoj. Postavlja se pitanje da li će se, prelaskom elektrona iz N-tipa, narušiti struktura u P-tipu. Ovo se ne dešava jer su elektroni u P-tipu sporedni nosioci, te se, praktično, u potpunosti rekombinuju uz samu oblast prostornog tovara. Ovo isto važi i za šupljine. Direktna polarizacija diode prikazana je na slici br.2a. Struja koja se uspostavlja pri direktnoj polarizaciji naziva se često i direktna struja.

 Inverzna polarizacija se ostvaruje kada se izvor veže na način kojim će se povećavati električno polje unutar oblasti prostornog tovara, odnosno kao na slici br.2b.

Slika br.2 Polarisanje dioda: a) direktno, b) inverzno

 U ovom slučaju, očigledno je da se onemogući kretanje glavnih nosilaca kroz P-N spoj, jer se oblast prostornog tovara, odnosno potencijalna barijera, povećava. Međutim, primetimo da ovakvo polje odgovara slobodnim manjinskim nosiocima naelektrisanja, elektronima u P-tipu i šupljinama u N-tipu poluprovodnika. Kako, iako u jako malom broju, ovi sporedni nosioci postoje, to se, pri inverzno polarisanom P-N spoju, ipak uspostavlja neka veoma mala struja, koja se, u skoro svim praktičnim analizama, zanemaruje.

Strujno naponska karakteristika diode

 Prethodna analiza omogućila nam je da shvatimo postupke direktne i inverzne polarizacije. Međutim, na osnovu dosadašnje analize, ipak nismo u stanju da preciznije odredimo zavisnost struje kroz diodu od dovedenog napona direktene, ili inverzne, polarizacije. Postoje veoma složene matematičke analize koje opisuju ove zavisnosti. Sigurno najpouzdanija i najočiglednija je analiza koja se bazira na snimanju strujno-naponske (U-I) karakteristike. Ovo snimanje izvodi se prema šemi na slici br.3.

 Otpornikom (potenciometrom) Rr (slika br.3) menjamo napon U, čiju vrijednost merimo voltmetrom (V), a vrednost jačine struje I kroz diodu (D) merimo ampermetrom (A). Na slici br.3 prikazana je direktna polarizacija (direktni smer ili provodni smer), a inverzna polarizacija se postiže promenom polarizacije izvora (E). Rezultati snimanja dati su takođe na slici br.3, a za analizu koristimo sliku br.4.

Slika br.3 Šema merenja karakteristika i karakteristike diode

 Uočimo sa slike br.4a dve karakteristične tačke – prvu koja predstavlja tzv. napon praga Vk (ili napon kolena) posle koga struja kroz diodu počinje naglo da raste, i drugu tačku (“pregorevanje”), koja predstavlja napon kojim bi se uništila dioda iz razloga što bi, pod njegovim uticajem, došlo do nepoželjnog povećanja temperature diode, do mere pri kojoj poluprovodnici gube svoja svojstva.

Slika br.4 Karakteristika diode: a) Direktna polarizacija;
b) Inverzna polarizacija.

 Pri naponima inverzne polarizacije, struja kroz diodu jednaka je struji inverzno polarisanog P-N spoja, i ona je veoma mala. Međutim, i pri ovakvoj polarizaciji, postoji ograničenje. Naime, ukoliko se inverzni napon isuviše poveća (u apsolutnom iznosu), dolazi do tzv. proboja diode. Proboj može nastati zbog tzv. lavinskog efekta. Povećanjem napona inverzne polarizacije, povećava se inverzno polje unutar potencijalne barijere. Ovo polje ubrzava slobodne elektrone, i pri nekoj vrednosti saopštava im dovoljnu energiju da oni, pri sudaru sa vezanim elektronima, oslobode novi par elektron-šupljina. Ako novooslobođeni elektroni imaju dovoljnO energije da generišu nove parove elektron-šupljina, proces će se nastaviti poput lavine. Lavinski proces počinje na samoj granici P-N spoja (gde je polje najjače). Visokim naponom inverzne polarizacije može se nepovratno razoriti struktura diode.

Parametri diode

 Parametri diode su veličine koje karakterišu ponašanje diode. Osnovni parametar diode je njena inverzna struja zasićenja, koja se kreće od 10-8 do 10-2 mA za germanijumske i od 10-12 do 10-6 mA za silicijum diode.

 Drugi važan parametar diode je njena otpornost. Razlikujemo statičku i dinamičku otpornost diode. Statička se definiše kao odnos napona na diodi i struje koja protiče kroz diodu i nema neki tehnički značaj. Dinamička ili unutrašnja otpornost diode definiše se za tačku na karakteristici (U0, I0) na sledeći način:

R_i=\frac{1}{\frac{dI}{dU}|U=U_0}

 Sledeći parametar je maksimalni inverzni napon diode, pri kome dolazi do proboja. Ako se pri proboju struja kroz diodu ne ograniči, npr. nekim spoljnim otporom, kumulativno povećanje struje imaće za posledicu preveliko zagrevanje spoja, tako da će se on razoriti. Silicijumske diode imaju veći inverzni napon od germanijumskih.

 Karakteristike diode u značajnoj meri zavise od temperature spoja. Temperatura P-N spoja zavisi od disipacije na spoju koja je jednaka proizvodu struje kroz spoj i napona na njemu. Maksimalna temeperatura spoja predstavlja osnovno ograničenje u radu poluprovodničkih dioda. Ukoliko je ova temperatura veća od maksimalne, nastaje termički proboj koji može da ima za posljedicu razaranje P-N spoja.

Aproksimiranje diode

 Razmatrajući diodu, ukazali smo da se, u njoj, odvijaju složeni procesi, koji, da bi se opisali, zahtevaju dosta složen matematički aparat. Međutim, najčešće, prilikom analize kola sa diodama, potrebno je usvojiti neke aproksimacije. U tom smislu, zavisno od željene tačnosti, najčešće se upotrebljavaju tri aproksimacije karakteristika diode. Prva, i najgrublja, aproksimacija podrazumeva diodu kao idealni prekidač (idealna dioda). Naime, kad je direktno polarisana, dioda se posmatra kao zatvoreni prekidač u kolu. U slučaju inverzne polarizacije, dioda se posmatra kao otvoreni prekidač. Karakteristika i ilustracija idealne diode date su na slici br.5.

Slika br.5. Idealna dioda. a) Karakteristika; b) Ilustracija

 Ukoliko napon izvora nije mnogo veći od napona praga diode, pribegava se drugoj (manje gruboj) aproksimaciji diode. Ovako aproksimirana dioda prikazana je na slici br.6. Izvor sa slike ekvivalentira delovanje potencijalne barijere.

 Za slučajeve kad otpornost diode ima red veličine isti kao i otpornosti priključene u kolu, koristi se treća aproksimacija, prikazana na slici br.7, gde Rd predstavlja otpornost diode pri direktnoj polarizaciji.

Slika br.6. Druga aproksimacija. a) Karakteristika; b) Ekvivalentno kolo.

Slika br.7. Treća aproksimacija. a) Karakteristika; b) Ekvivalentno kolo.

The post Poluprovodničke komponente – DIODE appeared first on Automatika.rs.