NÁZEV ŠKOLY: S0Š Net Office, spol. s r.o, Orlová Lutyně AUTOR: Ing. Oldřich Vavříček NÁZEV: Podpora výuky v technických oborech TEMA: Základy elektrotechniky ČÍSLO PROJEKTU:CZ.1.07/1.5.00/34.0458

Další polovodičové součástky Polovodiče Další polovodičové součástky

Tyristor Tyristory jsou bipolární polovodičové součástky se třemi přechody PN, NP, PN. Jednotlivé elektrody tyristoru jsou A - anoda, C - katoda a G - řídicí elektroda ( Gate). Jestliže přivedeme na anodu záporné napětí a na katodu kladné napětí, je tyristor uzavřen. Průtok proudu tyristorem přerušen přechody PN. Stejně tak, když bude na anodě kladné napětí a na katodě záporné napětí, je tyristor uzavřen přechodem NP. Teprve připojením kladného napětí na řídící elektrodu se přechod NP stane vodivým. To znamená, že stačí krátký impuls na elektrodu G a tyristorem protéká proud i po přerušení impulzu. Vypnutí tyristoru se uskutečňuje přerušením hlavního obvodu mezi anodou a katodou nebo komutací anodového napětí do zpětného směru (opačné napětí na anodě a katodě). K přerušení proudu také může dojít, jestliže proud procházející tyristorem klesne pod hodnotu vratného proudu IH.

Na obrázku je uvedena charakteristika tyristoru, ze které vidíme, že tyristor lze použít pro spínání velmi vysokých proudů a také při vysokém napětí. Tyto součástky tvoří základní prvky řízených usměrňovačů, což jsou obvody, u kterých lze zvolit okamžik sepnutí v kladné půlvlně sinusovky. Tím lze regulovat i výkon těchto obvodů. Diak a triak V silnoproudé elektronice se používají ještě další součástky, které používají vícevrstvých polovodičových struktur (třívrstvé nebo pětivrstvé). Diak - Diode Alternating Current Switch je vypínací součástka, kterou lze vypnout i sepnout překročením blokovacího napětí - UB0. Tato hodnota je v rozmezí 30 až 50 V. Jak bylo uvedeno v minulé kapitole, tyristor je možné spínat a řídit tak výkon jen v kladné půlvlně střídavého napětí. Řízení výkonu v rozsahu celé sinusovky umožňuje triak - Triode Alternating Current Switch. Jsou to vlastně dva antiparalelní tyristory a proto mohou propouštět proud v obou směrech.

Fotorezistor, fotodioda, fototranzistor Z hlediska praktického využití nelze triak využít pro vyšší frekvence. Frekvenční oblast je u těchto součástek na hranici 50 Hz a také je jeho aplikace určena pro regulaci nižších výkonů. Tuto součástku lze také použít ve spojení s optickým snímáním (Triac Photocoupler), což umožňuje oddělení řídicích a výkonových obvodů. Tyristor, diak a triak tvoří základní prvky silnoproudé elektroniky a je možné je použít nejen jako spínač a řízené usměrňovače, ale také jako střídače a měniče frekvence. Jejich aplikace umožňuje řídit nejen výkon, ale i otáčky strojů na střídavý proud. Fotorezistor, fotodioda, fototranzistor Fotodetektory jsou součástky založeny na využití optického záření a elektricky nabitých částic v polovodičích. Lze je rozdělit na fotovodivostní, kde se s dopadajícím zářením zvyšuje vodivost a na fotovoltaické, kde dopadající záření generuje napětí na elektrodách polovodiče.

Jak lze zapnout tyristor? Jak lze vypnout tyristor? Fotorezistor je polovodičová součástka, která mění svůj odpor s osvětlením (fyzikální veličina E, jednotka lux). Čím více světla, tím více je volných elektronů, které způsobí větší vodivost součástky (například ve tmě je odpor fotorezistoru 1 megaohm, při světle 1 k - 1000 krát menší). na voltampérové charakteristice vidíme, jak se odpor zmenšuje s osvětlením. Fotodiody - LED pracují na fyzikálním principu, při kterém přeskokem elektronů v oblasti přechodu PN se uvolní fotony. Materiály pro výrobu LED jsou voleny podle vlnové délky, kterou mají emitovat (např. modrá - SiC, zelená - GaP, červená -GaAs). Fotodioda může také pracovat v tzv. fotovoltaickém režimu, který umožňuje to, že se tato součástka může použít jako zdroj napětí. Kromě toho funguje i v propustném režimu. Fototranzistor má přechod báze - kolektor upraven tak, že na něj dopadá záření. Výsledný proud je proud báze, který je zesílen na přechodu báze - emitor. Zesílení je v řádu stovek. Kontrolní otázky Co je to tyristor? Jak lze zapnout tyristor? Jak lze vypnout tyristor? Kolik přechodů má triak? Jaký je rozdíl mezi fotodetektory fotovodivostními a fotovoltaickými?

ANOTACE Prezentaci lze použít jako materiál kapitole “Polovodiče – další polovodičové součástky“. Zde se žáci seznámí se základními principy činnosti tyristoru. Dále se žáci seznámí s fyzikálními principy činnosti diaku, triaku a dalšími polovodičovými součástkami, které pracují na principu fotovodivostním nebo fotovoltaickém. Žáci samostatně odpoví na kontrolní otázky. Předpokládaný čas 45 min. CITACE JAN KESL. Elektronika I analogová technika. Praha: BEN, 2004. ISBN 80-7300-143-8. VÍT ZÁHLAVA , Jan Vobecký. Elektronika. Praha: Grada. ISBN 8024712415.