Základní škola a Mateřská škola Bílá Třemešná, okres Trutnov Škola pro 21. století Autor: Mgr. Petr Tomek Datum/období: podzim 2013 Číslo projektu: CZ.1.07/1.4.00/21.3315 Téma sady: Elektrický proud Název: VY_32_INOVACE_Využití polovodičových součástek

Anotace Prezentace je určena pro závěrečné shrnutí a doplnění učiva o polovodičových součástkách a možnostech jejich využití v 9. ročníku ZŠ. Prezentace se skládá ze dvou částí: Opakování a výklad nové látky (snímky 3 – 13): Základní princip činnosti a využití polovodičových součástek: termistor, fotorezistor, polovodičová dioda, LED, fotodioda, tranzistor, tyristor, integrované obvody, mikroprocesory. Shrnutí probrané látky a závěrečný test (snímky 14 – 20). V závěrečném testu se po stisknutí odpovědi (na interaktivní tabuli nebo myší v prezentaci) objeví symbol, podle kterého žáci poznají, zda jsou odpovědi správné či nesprávné. Časová náročnost 35 min.

Využití polovodičových součástek

Opakování - Termistor Odpor termistoru klesá s rostoucí teplotou Obr. 1 Odpor termistoru klesá s rostoucí teplotou Měření teploty (velké teplotní rozdíly, měření teploty na dálku a na špatně přístupných místech) Měření průtokového množství (ochlazení závisí na průtoku) Termostaty (při jisté teplotě termistoru se vypne topení) Požární hlásiče

Opakování - Fotorezistor Obr. 2 Odpor fotorezistoru klesá s rostoucím osvětlením Měření osvětlení - expozimetr (např. ve fotografických přístrojích) Ovládání přístrojů - fotobuňka (otvírání dveří, zapínání zařízení...) Zabezpečovací zařízení - světelná závora (proti krádeži, bezpečnostní pojistka pro vypínání přístrojů, počítání výrobků...) Detekce neviditelného infračerveného záření - zabezpečovací zařízení (paprsek není vidět)

Opakování - Polovodičová dioda Obr. 3 Elektrotechnická součástka obsahující jeden PN přechod = polovodičová dioda Proud prochází pouze při zapojení v propustném směru, při přepólování zdroje (zapojení v závěrném směru) proud neprochází = diodový jev Slouží k usměrňování střídavého proudu v síťových zdrojích

Opakování - Typy diod Obr. 4

Opakování - LED Obr. 5 LED = Light Emitting Diode = elektroluminiscenční dioda = svítivá dioda V oblasti přechodu PN při zapojení v propustném směru dochází k zaplňování děr volnými elektrony (rekombinace). Při tom se uvolňuje energie ve formě světelného záření.

Opakování - Fotodioda Obr. 7 Obr. 6 V oblasti přechodu PN dochází po osvětlení k tvorbě (generování) děr a volných elektronů Vzniklé částice se rozdělí do opačných částí fotodiody, mezi kterými vzniká napětí a to můžeme využívat Při spojení většího počtu fotočlánků vzniká sluneční článek

Tranzistor Obr. 8 Obr. 9 Tranzistor si můžeme představit jako dvě sériově zapojené diody. Jsou dvě možné zapojení přechodů: NPN a PNP. Má 3 vývody – kolektor, báze, emitor. Změnami velmi malého proudu v bázi lze regulovat mnohonásobně větší proud v kolektoru a použít tak tranzistor jako zesilovač. Zapínáním a vypínáním malého proudu v bázi lze zapínat a vypínat mnohonásobně větší proud v kolektoru a použít tak tranzistor jako výkonový spínač.

Tyristor Tyristor je spínací součástka (spínaný usměrňovač) Obr. 10 Obr. 11 Tyristor je spínací součástka (spínaný usměrňovač) Používá se především pro bezztrátovou regulaci příkonu a vyrábí se ve velké škále výkonů - až po napětí a proudy v řádech tisíců voltů a ampérů (např. pro tramvaje a trolejbusy).

Integrované obvody Obr. 12 Obr. 13 V křemíkové destičce malého rozměru (čipu) je vytvořen celý funkční elektronický systém obsahující velké množství tranzistorů, diod, rezistorů, kondenzátorů,… Využití: operační zesilovač (slouží nejen k zesilování střídavých a stejnosměrných napětí, ale také umožňuje matematické operace - sčítání, násobení, integrace), analogově-digitální převodníky (signál analogový převádí na číslicový a naopak)

Mikroprocesory Nejdokonalejší integrované obvody digitální techniky Obr. 14 Nejdokonalejší integrované obvody digitální techniky Jejich logické funkce se dají programovat (na rozdíl od jednoúčelových jednoduchých integrovaných obvodů) Základní funkční součástky počítačů …

Co jsme se dozvěděli? Jaký je základní princip činnosti a využití polovodičových součástek: termistor fotorezistor polovodičová dioda LED fotodioda tranzistor tyristor integrované obvody mikroprocesory

Závěrečné opakování Následující test se skládá z 5 uzavřených otázek Každá otázka nabízí 3 možné odpovědi Právě jedna odpověď je správná Jestli jste odpověděli správně, se dozvíte po kliknutí na odpověď Hodně štěstí …

Jak se jmenuje součástka, jejíž odpor klesá s rostoucí teplotou? tyristor tranzistor termistor

Jak se jmenuje součástka, která se používá k řízení příkonu v tramvajích? tranzistor tyristor termistor

Jak se jmenuje součástka, která umožňuje měnit energii světla na elektrickou energii? fotorezistor LED fotodioda

Jak se jmenuje součástka, která se používá v zesilovačích? tranzistor tyristor termistor

Jak se jmenuje součástka, která se používá v usměrňovačích střídavého proudu? mikroprocesor dioda integrovaný obvod

Použité zdroje Použitá literatura: RAUNER, Karel; HAVEL, Václav; RANDA, Miroslav. Fyzika 9 učebnice pro základní školy a víceletá gymnázia. Plzeň: Fraus, 2007, ISBN 978-80-7238-617-8. RAUNER, Karel; HAVEL, Václav; RANDA, Miroslav. Fyzika 9 pracovní sešit pro základní školy a víceletá gymnázia. Plzeň: Fraus, 2007, ISBN 978-80-7238-619-2. Jiné zdroje: Obr. 1 – AUTOR NEUVEDEN. tme.eu [online]. [cit. 18.12.2013]. Dostupný na WWW: http://www.tme.eu/cz/katalog/termistory-ntc_112323/ Obr. 2 – AUTOR NEUVEDEN. lucy.troja.mff.cuni.cz [online]. [cit. 18.12.2013]. Dostupný na WWW: http://lucy.troja.mff.cuni.cz/~tichy/elektross/soucastky/zadny_prechod/fotorezistor.html Obr. 3 – AUTOR NEUVEDEN. cs.wikipedia.org [online]. [cit. 18.12.2013]. Dostupný na WWW: http://cs.wikipedia.org/wiki/Polovodi%C4%8Dov%C3%A1_dioda Obr. 4 – AUTOR NEUVEDEN. engineersgarage.com [online]. [cit. 18.12.2013]. Dostupný na WWW: http://www.engineersgarage.com/tutorials/diodes?page=2 Obr. 5 – AUTOR NEUVEDEN. cs.wikipedia.org [online]. [cit. 18.12.2013]. Dostupný na WWW: http://cs.wikipedia.org/wiki/LED Obr. 6 – AUTOR NEUVEDEN. cs.wikipedia.org [online]. [cit. 18.12.2013]. Dostupný na WWW: http://cs.wikipedia.org/wiki/Fotodioda Obr. 7 – AUTOR NEUVEDEN. ekobydleni.eu [online]. [cit. 18.12.2013]. Dostupný na WWW: http://www.ekobydleni.eu/tag/fotovoltaicke-clanky/page/4 Obr. 8,11 – AUTOR NEUVEDEN. www.spsemoh.cz [online]. [cit. 18.12.2013]. Dostupný na WWW: http://www.spsemoh.cz/vyuka/zel/ Obr. 9 – AUTOR NEUVEDEN. klopneobvody.hys.cz [online]. [cit. 18.12.2013]. Dostupný na WWW: http://klopneobvody.hys.cz/tranzistory.html Obr. 10 – AUTOR NEUVEDEN. tme.eu [online]. [cit. 18.12.2013]. Dostupný na WWW: http://www.tme.eu/sk/katalog/gombikove-tyristory_112820/ Obr. 12 – AUTOR NEUVEDEN. racvonka.cz [online]. [cit. 18.12.2013]. Dostupný na WWW: http://racvonka.cz/integrovane-obvody/analogove-io.html Obr. 13 – AUTOR NEUVEDEN. elektro.hyperinzerce.cz [online]. [cit. 18.12.2013]. Dostupný na WWW: http://elektro.hyperinzerce.cz/ostatni-elektro/inzerat/5957500-koupim-integrovane-obvody-svaby-poptavka-jihomoravsky-kraj/#.Uv51Jftm1I4 Obr. 14 – AUTOR NEUVEDEN. archiwum.wiz.pl [online]. [cit. 18.12.2013]. Dostupný na WWW: http://archiwum.wiz.pl/1997/97032100.asp zdroj obrázků: www.office.microsoft.com