|
ELEKTRONSKE KOMPONENTE
Problematika konstruisanja i primene komponenata elektronskih uređaja
pedstavlja značajnu granu čiji kontinuirani razvoj karakteriše stalni
tehnološki napredak u procesu proizvodnje komponenata i nove topologije
elektronskih kola. Uticaj svojstava komponenata na ukupne performanse
elektronskog kola kao i zahtevi koje kola nameću u pogledu svojstava komponenata
međusobno se prepliću.
Ovu problematiku pokrivaju kroz predmet Elektronske komponente. Materijal
iz ovog rada je koristan svima koji se bave ovom problematikom u praksi.
Ovaj materijal, koji obuhvata oblast otpornike, kondezatore, kalemove,
diode,tranzistore, pokriva samo deo programa iz predmeta Elektronske komponente.
ELEKTRONSKE KOMPONENTE
Kao i bilo koja druga oblast tehnike, i elektronika je bazirana na osnovnim,
za nju specifičnim komponentama. Elektronske komponente (e. deo, е. еlement)
su osnovni elektronski elementi sa dve ili više metalnih elektroda ili
žica. Коmponente se povezuju zajedno, obićno žicama ili na štampanoj ploćici
da stvore elektrićno kolo (elektronski sklopovi, е. krug) sa određenom
funkcijom. Funkcija može biti pojaćanje signala, prekidanje, oscilator
i drugo. Оstvarivanje veze se praktićno izvodi lemljenjem, nanošenjem
kontakata u vakumu, žičanim motanjim vezama (еng. wire-wrap) i sl.
Osnovni cilj je smanjivanje dimenzija komponenata, sve do nivoa molekula,
pa, čak, i atoma. Elektronika bazirana na takvim komponentama već sada
se zove molekularna elektronika. Pored znatno većeg stepena integracije,
odnosno izuzetno većeg broja komponenata po čipu, smanjivanje dimenzija
komponenata dovešče do daljeg povećanja brzine njihovog rada. Postojeći
materijali biće zamenjeni drugim, tako da če i principi rada sadašnjih
komponenata biti drugačiji. Na slici prikazano je kako su se tokom godina
smanjivale dimenzije (konkretno dužina) komponenata.

Smanjivanje dimenzija komponenata tokom godina i predviđanje do 2020.
godine
Radi boljeg pregleda komponente se dele na pasivne i aktivne.
Atribut aktivan se odomačio jer su aktivne komponente sposobne za pojaćanje
i prekidanje signala, dok pasivne komponente imaju drugu primenu (slabljenje,
filtracija, ogranićenje, podešavanje itd.).
Praksa ponekad odstupa od navedenog principa. Ranije su se pod aktivnim
komponentama podrazumevale elektronske cevi, dok danas tu ubrajamo sve
poluprovodnićke komponente, ćak i da nemaju efekat pojaćanja ili prekidanja.
Ima i suprotnih primera.
1. PASIVNE KOMPONETE
U pasivne komponete se danas ubrajaju sve komponente koje nisu na bazi
poluprovodnika.
Pasivne komponente se redovno mogu opisati sa malim brojem parametara.
Proraćunu i izboru treba posvetiti adekvatnu pažnju jer pouzdanost i primenjivost
nekog uređaja u velikoj meri zavisi od njih.
U inženjerskoj praksi proraćun, izbor, nabavka i ugradnja pasivnih komponeti
se ne može smatrati za drugorazredni zadatak.
U skladu sa ovim pricipima daje se kratak opis komponeti. Kod svih komponenata
je naglasak na praktićnim aspektima (grafićki simbol, struktura, karakteristike,
modeli, tipovi, kućišta).

1.1. Otpornik (engl. resistor) jе pasivna еlеktronska
komponenta sа dva izvoda (јеdnim pristupom) koja pruža otpor struji, stvarajuči
pritom pad napona između priključaka. Pružanje otpora struji kao оsnovna
osobina otpornika оpisuje se elektrićnim otporom. Prema Omovom zakonu
еlektrićni otpor jednak je padu napona na otporniku podeljen sa jaćinom
struje koja potiće kroz оtpornik. Drugim recima, оtpor je konstanta srazmerna
između napona i struje otpornika. Оtpornik se koristi kao element еlektrićnih
mreža i еlеktronskih uređaja.

Simboli kojima se označavaju otpornici u šemama elektronskih kola.
Osnovne karakteristike otpornika
Glavne karakteristike otpornika su nazivna otpornost, nazivna snaga i
nizovi nazivnih vrednosti otpornosti i klase tačnosti i dr.
1. Nazivna otpornost. Pod nazivnom otpornošću, koja
se još zove i nominalna otpornost,
podrazumeva se otpornost otpornika pri normalnim radnim uslovima. Nazivna
otpornost i dopušteno odstupanje otpornosti od nazivne vrednosti (tolerancija)
najčešće su označeni na samom otporniku.
Otpornost otpornika konstantnog preseka površine S i dužine l data je
izrazom:

pri čemu je p specifična otpornost otpornog materijala, koja se izražava
u Ωmm2/m, Ωm ili Ωcm.
Otpornost cilindričnog otpornika čija je zapremina od otporne mase
prečnika D,

S obzirom da kod slojnih otpornika debljina otpornog
sloja može biti veoma mala, često znatno ispod 1 µm, usled čega je specifična
otpornost ph takvih slojeva veća od zapreminske specifične otpornosti
pv. Stoga se za karakterizaciju tankog otpornog sloja koristi slojna otpornost
RS jednaka odnosu specifične otpornosti tankog sloja ph i njegove debljine
h:

i izražava se u Ω/(čita se oma po kvadratu).
2. Nazivna (nominalna) snaga Pn. To je maksimalna dopustiva
snaga koja se razvija na otporniku u toku relativno dugog vremenskog perioda
pri neprekidnom opterećenju i određenoj temperaturi okolne sredine, pri
čemu parametri otpornika ostaju u određenim granicama. Pri opterećenju
otpornika snagama koje su iznad nazivne dolazi do razaranja otpornog materijala,
čime se smanjuje vek otpornika, ili, čak, do pregorevanja istog. Ova snaga
se zasniva na maksimalnoj temperaturi koju ne sme da pređe nijedno mesto
na otporniku. Nazivna snaga zavisi od dimenzija otpornika i uslova hlađenja,
kao i od uslova eksploatacije. Ovom snagom određena je i maksimalna vrednost
struje kroz otpornik:

Vrednosti nazivnih snaga određene su standardom. Način obeležavanja nazivnih
snaga otpornika snage od 0,25 W do 2 W i dimenzije pojedinih otpornika
zavisno od njihove nazivne snage.
3. Nazivne vrednosti otpornosti i klase tačnosti. Svrstavanje
otpornika stalne otpornosti u grupe sa tačno utvrđenim vrednostima otpornosti,
kao i zbog uniformnosti u proizvodnji i korišćenju otpornika, koriste
se nizovi nazivnih (nominalnih) vrednosti otpornosti, koje je ustanovila
Međunarodna elektrotehnička komisija. Ovi nizovi se označavaju slovom
E. Tako, postoje nizovi E6, E12, E24...E192 i kazuju da u navedenim nizovima
respektivno ima u jednom redu veličine 6, 12, 24...192 nazivnih vrednosti
otpornosti, odnosno kapacitivnosti. Nizovi su dobijeni zaokrugljivanjem
vrednosti koje slede iz 10n/q, pri čemu je n ceo pozitivan ili negativan
broj, a q = 6, 12, 24. ...192 (npr. niz E12 se dobija iz 10n/12).
Numeričke vrednosti navedene pomnožene sa 10m (m = 0, 1, 2, 3...) čine
nizove otpornika čije su otpornosti izražene u Ω.

U procesu proizvodnje komponenata dobijaju se i komponente kod kojih
postoji odstupanje otpornosti, od nazivne vrednosti. Maksimalno dozvoljeno
odstupanje otpornosti, od nazivne vrednosti, tj. =Nimax/Ni određeno
je klasom tačnosti, odnosno tolerancijom. Tolerancija se obično izražava
u procentima. Za otpornike opšte namene propisane su tolerancije: ±0,1%,±0,25%,
±0,5%, ±1%, ±2%, ±5%, ±10% i ±20%.
Otpornik mora sadržati sledeće podatke: nazivnu otpornost (u Ω, kΩ,ili
MΩ), toleranciju nazivne otpornosti, nazivnu snagu (u W), granični napon
(u V), itd. Ovi podaci se na otporniku naznačuju datim redosledom, a ako
na telu otpornika nema mesta za sve podatke, onda prvenstvo imaju oznake
po nabrojanom redosledu.
Vrednosti nazivnih otpornosti, kao i tolerancija te otpornosti, nanose
se na telo otpornika ispisivanjem cifara i slova, ili boja. Otpornost
čip otpornika obično se označava pomoću tri cifre; treća cifra kazuje
koliko nula ima iza prve i druge cifre. Na primer: 220 Ω≡221; 47 Ω≡470;
5600 Ω≡562.

Označavanje bojama, sa napomenom da označavanje počinje prvom bojom (odnosno
trakom) koja je bliža jednom (levom) kraju otpornika. Oznakom sa četiri
trake označavaju se otpornici sa dvocifrenom osnovnom vrednošću otpornosti
i sledećim vrednostima tolerancije otpornosti: ±1%, ±2%, ±5%, ±10% i ±20%.
Sa pet traka označavaju se otpornici koji imaju trocifrenu osnovnu vrednost
otpornosti, sa tolerancijom otpornosti ±0,1%, ±0,25%, ± 0,5%, ±1% i ±2%.
Znači, označavanje otpornika sa tolerancijama otpornosti ±1% i ±2% može
biti i sa četiri boje i sa pet boja.

Pod dejstvom različitih spoljašnjih uticaja, kao što su toplota (hladnoća),
vlažnost, pritisak, potresi, radijacija, itd., parametri otpornika su
podložni promenama, tj. mogu imati ili nemati prvobitnu vrednost.
4. Temperaturna stabilnost otpornosti. Promene otpornosti
otpornika pri porastu temperature karakterišu se temperaturnim koeficijentom
otpornosti αR, koji je jednak relativnoj promeni otpornosti pri promeni
temperature:
αR=1/R · (dR/ dT)
Temperaturni koeficijent otpornosti, koji zavisi i od same
vrednosti otpornosti, kod nenamotanih otpornika ima vrednosti αR =±(1÷10)·10-4
1/oc,a kod namotanih otpornika αR =(0±2)·10-4/oc.
Za opseg radnih temperatura T
otpornost otpornika stalne otpornosti na nekoj temperaturi T vrlo približno
jednaka je:
R =Ro(1α R T)
pri čemu je Ro otpornost otpornika pri temperaturi To, a T
= T -To. Dugotrajno dejstvo povišene temperature može dovesti do nepovratnih
promena otpornosti ili oštećenja otpornika, a ove promene posebno su izražene
kod nenamotanih otpornika.
5. Vlažnost. Otpornost otpornika može biti izmenjena
u slučaju da je on pod uticajem vlage. Ova promena otpornosti nastupa
zbog toga što se usled vlažne površine otpornika stvara provodni „most“,
te se šantira otpornik (ova pojava je izraženija kod otpornika velike
otpornosti), ili se usled oksidacije i elektrohemijskih procesa razara
otporni sloj otpornika. Zbog toga se vrši zaštita površine otpornika kvalitetnim
lakovima, emajlima ili, pak, ulaganjem u plastične mase. Na taj način
se, pored zaštite od vlage, otporni sloj štiti i od mehaničkih povreda.
Savremeni otpornici mogu raditi u sredinama sa relativnom vlažnošću i
do 98%.
6. Električno opterećenje. Za razliku od metalnih provodnika,
otpornost nenamotanih otpornika ne ostaje konstantna kada su oni priključeni
na određeni napon. Naime, čak i pri neznatno malom porastu napona na njemu,
otpornost toga otpornika počinje da opada, a sama pojava ima nelinearan
karakter. Nelinearnost otpornosti otpornika sa zrnastom strukturom uslovljena
je promenom provodnosti kontakata između čestica, što je posledica neravnomernog
zagrevanja istih. Kod kompozitnih otpornika sa vrlo grubom krupnozrnastom
strukturom može doći do lokalnog stapanja zrnaca, usled čega se menja
otpornost otpornika; kod čisto metalnih slojeva se ne primećuje nelinearnost
otpornosti.
Kao mera nelinearnosti otpornosti je naponski koeficijent otpornosti.
Ovaj koeficijent, čija je vrednost negativna, označava promenu otpornosti
otpornika kada se na njega priključi napon V i jednak je:

7. Šumovi. U otpornicima su od značaja dve vrste šumova:
termički i strujni. Termički ili Džonsonov šum je posledica termičke fluktuacije
nosilaca naelektrisanja i nezavisan je od vrste materijala od koga je
izrađen otpornik. Napon ovoga šuma Vterš se računa na osnovu:

8. Frekventna svojstva otpornika .Otpornik, kao i svaka
druga komponenta, poseduje reaktivne parazitne elemente, u ovom slučaju
parazitnu induktivnost LP i parazitnu kapacitivnost cP. Na frekvencijama
na kojima se uticaj reaktivnih elemenata može zanemariti, a to su niske
frekvencije, otpornost otpornika se može smatrati aktivnom. Međutim, na
visokim frekvencijama, pored aktivne komponente otpornosti postoji i reaktivni
deo, tj. otpornik se ponaša kao impedansa. Uzimajući aktivne i reaktivne
elemente, uticaj frekvencije na karakteristike otpornika može se razmatrati
na osnovu uprošćenih ekvivalentnih šema

Kod otpornika velike otpornosti, kod kojih je R2 > Lp/cp, može se
zanemariti induktivnost otpornika i ekvivalentna šema je predstavljena
paralelnom vezom Rn i cp, tako da je aktivna komponenta kompleksne otpornosti
jednaka:
R a =R n/(1+
c p R n)2
pri čemu je Rn nazivna otpornost otpornika. Vidi da se pri malim vrednostima
cpRn aktivna komponenta
Ra malo razlikuje od Rn.
Grupe otpornika:
U svakodnevnoj praksi delimo na tri osnovne grupe otpornika, to su:
otpornici stalne otpornosti -ugljenični otpornici, metalslojni otpornici,
slojni kompozitni otpornici, maseni kompozitni otpornici, čip otpornici,
otpornički moduli (otporničke mreže),
otpornici promenljive otpornosti (potenciometri) ,regulacioni otpornici
(trimeri) i nelinearni otpornici (otpornici sa nelinearnom promenom otpornosti)
- NTc otpornici, PTc otpornici (pozistori), varistori, fotootpornici.
Ako se dele po konstrukciji, otpornici mogu biti slojni, od mase i žičani.
U zavisnosti od namene dele se na otpornike opšte i posebne namene.
U otpornike opšte namene spadaju otpornici od kojih se ne traže povišeni
zahtevi u odnosu na tačnost njihove proizvodnje i stabilnost njihovih
karakteristika pri eksploataciji. Oni se koriste u različitim oblastima
elektronike (najviše u uređajima široke potrošnje).
U otpornike posebne namene spadaju visokoomski, visokofrekventni, otpornici
povišene stabilnosti (precizni i poluprecizni) i neki drugi tipovi otpornika
sa posebnim zahtevima.
Otpornici stalne otpornosti
Konstrukcija otpornika je uslovljena njegovom primenom, tipom otpornog
materijala i za većinu otpornika je relativno prosta. Na slici su prikazani
nenamotani otpornici sa izvodima, kao i otpornici za površinsku montažu
(SMD) i različite kombinacije otpornika konstantne otpornosti, poznate
pod nazivom otpornički moduli (otporničke mreže).
Spoljašnji izgled nenamotanih otpornika sa izvodima konstantne
otpornosti
Otpornici za površinsku montažu (SMD) i otpornički moduli
Otpornici promenljive otpornosti
Potenciometri su takvi otpornici kod kojih, pored krajnjih izvoda, postoji
i jedan klizni kontakt (klizać). Aktivni materijal je i u ovom slućaju
tanak sloj grafita, metala ili je otporna žica.
Klizać se može pomerati po aktivnom sloju po želji. Na ovaj naćin se ostvaruje
promenljiva otpornost ili promeljiva podela napona. Pomeranje klizaća
se ostvaruje okretanjem osovine ili pravolinijskim pomeranjem određene
rućke.
Promena otpornosti je obićno srazmerna sa velićinom pomeraja klizaća (linearni
potenciometri) ali može postojati i logaritamska zavisnost (logaritamski
potenciometri). U slućaju da se pomeranje klizaća vrši sa alatom, govorimo
o trimer potenciometrima.
Najvažniji podaci za potenciometre su otpornost, maksimalna snaga i maksimalni
ugao okretanja. Veãina potenciometara se može okretati nešto manje od
punog kruga (na pr. 330o).
Postoje međutim i potenciometri sa više okretaja, kod njih osovina se
može okretati na pr. za tri ili deset krugova. Potenciometri sa više okretaja
su skupi i koriste se samo u slućaju posebno preciznih podešavanja.
Simboli kojima se označavaju potenciometri u šemama elektronskih kola
Spoljašnji izgled nekih višeokretnih (helikoidalnih) potenciometara
Trimeri se koriste u kolima kada otpornost treba tačno odrediti u toku
njihovog podešavanja i koju ne treba često menjati u toku eksploatacije.
Po konstrukciji se ne razlikuju mnogo od standardnih potenciometara, sem
što su manjih dimenzija i, kao i oni, mogu biti jednookretni i višeokretni,
sa nenamotanim (ugljeničnim, kermetnim) ili namotanim otpornim elementom.

Regulacioni otpornici (trimeri)
Otpornici sa nelnearnom promenom otpornosti
Karakteristike ovih otpornika nisu linearne funkcije promene otpornosti
sa
uzrokom promene otpornosti, to se ovi otpornici zajedničkim imenom zovu
nelinearni otpornici.

Osnovni tipovi nelinearnih otpornika
Kada se otpornost otpornika menja sa temperaturom, takvi otpornici se
zovu termistori. Razlikuju se dve osnovne vrste termistora: sa negativnim
temperaturnim koeficijentom otpornosti (NTc otpornici) i sa pozitivnim
temperaturnim koeficijentom otpornosti (PTc otpornici, ili kako se još
zovu, pozistori). Otpornici kod kojih se otpornost nelinearno menja pod
uticajem električnog polja zovu se varistori ili VDR otpornici, a oni
koji menjaju otpornost pod uticajem svetlosti jesu fotootpornici.
1.2. Kondezatori (engl. capacitors) su elektronske komponente
koje u svom unutrašnjem elektrićnom polju mogu da akumuliraju znaćajnu
energiju. Energija se akumulira u izolacionom sloju (dielektrik) između
dve metalne površine kada na te metale površine nanesemo elektricitet
suprotnog polariteta. Pri tome se pojavljuje potencijalna razlika između
metalnih površina što se može izmeriti na izvodima koji se prikljućuju
na te metalne površine.
Problematika konstrukcije kondenzatora uglavnom je bila bazirana na analizi
geometrijiske strukture koja dozvoljava realizaciju tražene kapacitivnosti.
Ovaj problem pogotovo je od značaja u realizaciji promenljivih kondenzatora
kod kojih se zahteva da realizuju odredjenu analitičku funkciju u zavisnosti
od položaja mehaničkog pozicionera.
Razvoj tehnologije materijala omogućio je da se čitav spektar veštačkih
materijala može koristiti za konstrukciju čime značaj geometrije tela
kondenzatora značajno umanjen. Danas su na raspolaganju kondenzatori u
opsegu od nekoliko pF do μF u istom kućištu i veoma sličnih performansi.
Savremena tehnologija konstruisanja integrisanih elektronskih kola omogućava
i realizaciju kondenzatora na cMOS kompatibilnoj tehnologiji. Isto kao
i sa integrisanim otpornicima, problem predstavlja realizacija velikih
vrednosti kapaciteta

Simboli kojima se označavaju kondenzatori u šemama elektronskih kola
Osnovne karakteristike kondenzatora
Osnovna veličina kondenzatora je njegova električna kapacitivnost c,
koja je određena odnosom količine naelektrisanja Q i napona V(≡ U) na
oblogama kondenzatora:
c = Q /V.
Akumulisana energija se može izraćunati po formuli:
W=cV2/2
1. Nazivna kapacitivnost je kapacitivnost
pri normalnim radnim uslovima i označena je na samom kondenzatoru. Nazivne
kapacitivnosti kondenzatora sa dozvoljenim tolerancijama biraju se iz
nizova E6, E12... Kapacitivnost se izražava u faradima (F). Međutim, s
obzirom da je farad vrlo velika jedinica, kapacitivnost se obično izražava
u mikrofaradima (μF), nanofaradima (nF) i pikofaradima (pF).
Kapacitivnost kondenzatora zavisi od vrste dielektrika, geometrijskog
oblika, dimenzija, itd. Uticaj dielektrika na kapacitivnost je uslovljen
intenzitetom polarizacije samog dielektrika.Sposobnost dielektrika da
se polarizuje u električnom polju karakteriše se dielektričnom propustljivošću,
koja se još zove i dielektrična konstanta:
ε = εo ε r
gde je εr − relativna dielektrična konstanta dielektrika, a εo − dielektrična
konstanta vakuuma i ona iznosi εo = 8,85·10-12 F/m.
2. Nazivne vrednosti kapacitivnosti i klase tačnosti.
Vrednosti kapacitivnosti kondenzatora , kao i dozvoljena odstupanja kapacitivnosti
od nazivne vrednosti, nazivni napon, itd. ispisuju se na samom telu kondenzatora.
Dozvoljena odstupanja kapacitivnosti od nazivne vrednosti, koja se izražavaju
u procentima, definisana su klasama tačnosti. Ta odstupanja mogu biti
simetrična (± 10%, ± 20%) i nesimetrična (−10%, +30%). S obzirom da veoma
često, zbog malih dimenzija kondenazatora, na njima nema mesta za ispisivanje
tolerancije kapacitivnosti, to je za iste uveden sistem slovnog označavanja
(isti standard važi i za označavanje tolerancije otpornosti otpornika);
na primer, oznaka F se odnosi na toleranciju ±1% (100 F ≡ 100 pF ± 1%),
a J na toleranciju ±5% (47 J ≡ 47 pF ± 5%).
Pored toga, za označavanje kondenzatora koriste se i boje koje se nanose
u obliku trake ili tačke. Način označavanja kondenzatora bojama, kao i
slovima i ciframa, nije jedinstven za sve vrste kondenzatora i često odstupa
od standarda. Kada se kapacitivnost u pF označava pomoću tri cifre, treća
cifra kazuje koliko nula ima iza prve i druge cifre. Na primer: 220 pF
≡ 221; 47 pF ≡ 470; 56 nF ≡ 563. Međutim, kada se kapacitivnost označava
tačkom iza koje je neka cifra, onda je c u μF; na primer: .0047 ≡ 0,0047
μF.

Načini obeležavanja kondenzatora
3. Dielektrici i dielektrična konstanta. Kapacitivnost
i karakteristike kondenzatora znatno zavise od toga koji je dielektrik
upotrebljen u kondenzatoru. Pored podele na polarne i nepolarne, dielektrici
se mogu podeliti i u sledeće grupe:
• Liskun, staklo, keramika sa malim gubicima (keramika tipa I) i njima
slični; koriste se za kondenzatore čije su kapacitivnosti od nekoliko
pF do nekoliko stotina pF.
• Keramika sa velikom vrednošću dielektrične konstante (keramika tipa
II i tipa III); koristi se za kondenzatore kapacitivnosti od nekoliko
stotina do nekoliko desetina hiljada pF.
• Papir i metalizirani papir; koristi se za kondenzatore kapacitivnosti
od nekoliko hiljada pF do nekoliko μF.
• Oksidni slojevi; koriste se za elektrolitske kondenzatore kapacitivnosti
reda μF i veće.
• Dielektrici u obliku folija, kao što su stirofleks, poliester, polikarbonat,
itd.; koriste se za kondenzatore kapacitivnosti od stotinu pF do nekoliko
μF.
Dielektrična konstanta dielektrika zavisi, od temperature, napona i frekvencije
promene električnog polja između obloga kondenzatora, a takođe i od niza
drugih spoljašnjih faktora, što znači da je i kapacitivnost kondenzatora
funkcija pomenutih veličina.
4. Otpornost izolacije i vremenska konstanta kondezatora.
Realni dielektrici poseduju neku elektroprovodnost, uslovljenu postojanjem
slobodnih jona i elektrona u njima. Ta provodnost je mala, ali ipak konačna.
Konstantna struja Icu koja protiče kroz dielektrik pod uticajem napona
na oblogama kondenzatora i koja je, praktično, struja gubitaka, zove se
struja curenja. Prema tome, otpornost dielektrika, odnosno otpornost izolacije
kondenzatora, a to je otpornost između obloga kondenzatora, jednaka je:
R = V/ I cu
Struja curenja Icu je vrlo mala, reda stotog ili hiljaditog dela mikroampera
(izuzev kod elektorlitskih kondenzatora) i raste sa temperaturom približno
po eksponencijalnom zakonu, tako da otpornost izolacije jako zavisi od
temperature i veoma je velika (izražava se u megaomima, gigaomima, a takođe
i u teraomima). Otpornost izolacije prvenstveno zavisi od specifične zapreminske
otpornosti dielektrika ρ i od njegovih dimenzija (debljine d i površine
S):
R = ρ· d/S
Otpornost izolacije se meri pri normalnim klimatskim uslovima. Sa povećanjem
temperature ova otpornost se eksponencijalno smanjuje
Rc = ε0 εr ρ = τc
Veličina τc = Rc se zove vremenska konstanta kondenzatora i izražava
se u sekundama.
vremenska konstanta ne zavisi od dimenzija kondenzatora, već samo od fizičkih
osobina dielektrika. vremenska konstanta kondenzatora predstavlja vreme
za koje količina elektriciteta opadne na 1/e deo (ili 36,8%) početne vrednosti.
Ona, takođe, određuje vremensko punjenje i pražnjenje kondenzatora.

Vrednosti vremenskih konstanti različitih tipova kondenzatora
5. Frekventna svojstva kondezatora. Kapacitivnost kondenzatora
zavisi od frekvencije i to zbog toga što se sa frekvencijom menja dielektrična
konstanta i, zbog toga što kondenzator poseduje i parazitne veličine,
kao što su parazitna otpornost i parazitna induktivnost Lc. Na visokim
frekvencijama svaki kondenzator se može predstaviti ekvivalentnom šemom
kao na slici. Ovom ekvivalentnom šemom obuhvaćeni su ne samo osnovna kapacitivnost
i otpornost kondenzatora, nego i induktivnost i aktivne otpornosti izvoda.

Ekvivalentna šema kondenzatora
Induktivnost kondenzatora obično je mala i ima vrednost reda nanohenrija.
Otpornost gubitaka r, koja se sastoji od aktivnih otpornosti obloga kondenzatora
i izvoda, za obične kondenzatore (ne elektrolitske), iznosi desetine delova
oma. Otpornost R >> r u naznačenoj ekvivalentnoj
šemi jednaka je otpornosti izolacije kondenzatora (ova otpornost se obeležava
i sa Rp − paralelna otpornost). Postojanje sopstvene induktivnosti uslovljava
pojavu rezonance koja nastaje pri rezonantnoj frekvenciji fr.
Kondenzator će se pri frekvencijama f > fr ponašati kao impedansa koja
ima induktivni karakter. Drugim rečima, kondenzator treba koristiti pri
frekvencijama f < fr, pri kojima impedansa kondenzatora ima kapacitivni
karakter. Najčešće se radni opseg frekvencija bira tako da je najviša
frekvencija 2÷3 puta niža od rezonantne frekvencije kondenzatora.
Povećanje rezonantne frekvencije fr postiže se smanjenjem parazitne kapacitivnosti
Lc.
Jedan od načina dobijanja malih vrednosti induktivnosti Lc jeste primena
kratkih izvodnica, ili upotreba kondenzatora za površinsko montiranje
(SMD). Smanjenje induktivnosti Lc kod namotanih tubastih kondenzatora
postiže se postavljanjem kontakata izvodnica što je moguće bliže jedan
drugome.
Gubici u parazitnim kapacitivnostima, do kojih neminovno dolazi usled
konstruktivnih
izvođenja kondenzatora (inkapsulacija, zalivanje ili presovanje u plastične
mase, itd.), kao i gubici na otpornosti izolacije određuju donju graničnu
frekvenciju kondenzatora. Konstrukcijom i tehnologijom proizvodnje kondenzatora
može da se utiče na frekventni opseg.

Frekventni opseg primene kondenzatora sa različitim dielektricima
6. Gubici u kondezatoru. U realnom kondenzatoru, koji
je priključen u električno kolo, jedan deo energije se uvek bespovratno
izgubi. Ovaj gubitak energije je posledica zagrevanja kondenzatora i rasejavanja
toplote u okolnu sredinu. Pri tom, izdvojena toplota može u kondenzatoru
da dovede do nedopustivog povećanja njegove temperature. Povećanje temperature
iznad temperature okolne sredine direktno je proporcionalno snazi gubitaka
Pa. Kondenzatori velikih reaktivnih snaga, kod kojih gubici energije imaju
i ekonomski smisao, karakterišu se dopustivim gubicima snage Pa,dop.
Ukupna snaga gubitaka Pa u kondenzatoru iznosi:
Pa = Pε + Pm
gde je Pε snaga gubitaka u dielektriku, a Pm snaga gubitaka u metalnim
delovima kondenzatora.
Gubici u dielektriku su, u osnovi, povezani sa procesom polarizacije dielektrika
i njegovom provodnošću. Gubici u metalnim delovima uslovljeni su zagrevanjem
obloga, izvoda i kontakata.
7. Stabilnost kondezatora. Električna svojstva i radni
vek kondenzatora zavise od dejstva spoljašnjih klimatskih i mehaničkih
uticaja (temperature, pritiska, vlažnosti, radijacije, vibracija, itd.).
Uticaj temperature ogleda se u promeni kapacitivnosti i ugla gubitaka
(faktora dobrote kondenzatora), a takođe i električne čvrstoće. Naime,
promena temperature utiče na metalne delove kondenzatora u vidu skupljanja
ili širenja, usled čega se menja kapacitivnost. Isto tako, promena temperature
može da utiče i na dielektrik, koji može ili da omekša (staklo), ili da
se rastopi (parafin), ili da očvrsne (kao ulje na niskim temperaturama),
ili da u dielektriku nastanu naprsline i pukotine. Pored pomenutih promena
u dielektriku, sa promenom temperature menja se i dielektrična konstanta
dielektrrika.
Uticaj vlage na karakteristike kondenzatora može biti znatan u slučaju
da vlaga prodre u dielektrik, čime se menja dielektrična konstanta dielektrika
(dielektrična konstanta vode iznosi εr = 80), a to znači da se menja i
kapacitivnost kondenzatora. Prisustvo vlage znatno smanjuje otpornost
izolacije. Kao rezultat smanjenja otpornosti izolacije rastu gubici, posebno
pri povišenim temperaturama, a takođe se smanjuje i električna čvrstoća
usled porasta verovatnoće nastajanja toplotnog proboja. Pri konstantnom
dejstvu vlage postoji mogućnost nastajanja elektrohemijskih pojava u dielektriku.
Katastrofalne promene vrednosti parametara kondenzatora najčešće se javljaju
kod kondenzatora koji duže vreme nezaštićeni rade pri visokoj vlažnosti,
posebno u tropskim krajevima. Kondenzatori koji su zatopljeni u plastične
mase mogu pouzdano da rade pri relativnoj vlažnosti vazduha do 90%, a
hermetizovani do iznad 98%.
Grupe kondezatora: Razlikujemo sledece vrste kondenzatore:
Kondenzatori stalne kapacitivnosti prema vrsti upotrebljenog dielektrika
(papirni kondezatori, kondenzatori sa plastičnim i metaliziranim plastičnim
folijama, liskunski kondenzatori, stakleni kondenzatori, keramički kondenzatori,
elektrolitski kondenzatori, Ultracap kondenzatori) i Kondenzatori promenjive
kapacitivnosti ( obrtni kondenzatori, polupromenljivi kondenzatori – trimeri,
varikap diode)
Kondenzatori stalne kapacitivnosti
Papirni kondenzatori Papir je jedan od najstarijih dielektrika
koji se koristi pri proizvodnji kondenzatora. Pri tom, papir mora biti
posebno izrađen (tkzv. „kondenzatorski papir“). Treba napomenuti da se
papir nikada ne koristi sam, već se uvek impregniše sintetičkim tečnostima,
mineralnim uljima, voštanim materijalima ili vazelinom. To se čini zbog
toga da bi se smanjila higroskopnost kondenzatorskog papira. Istovremeno,
na taj način se povećava dielektrična čvrstoća papira, ali povećava i
koeficijent dielektričnih gubitaka.
Papirni kondenzatori se najčešće rade tubastog oblika namotavanjem papirnih
traka između kojih su, kao kondenzatorske obloge, metalne folije. Kao
kondenzatorske obloge obično se koriste aluminijumske folije. U elektronici
se papirni kondenzatori sve manje koriste i zamenjuju se kondenzatorima
sa plastičnim folijama. Međutim, još se koriste u telefoniji (npr. u aluminijumskom
kućištu), u energetskoj elektronici, za korekciju faktora snage, itd.
Nedostaci papirnih kondenzatora su postojanje vazdušnih mehurića u papiru
i velike dimenzije samoga kondenzatora. Ovi nedostaci su, donekle, izbegnuti
kod kondenzatora sa metaliziranim papirom, kod kojih je jedna strana papirne
trake metalizirana. Druga dobra osobina ovih kondenzatora je autoregeneracija,
koja se sastoji u sledećem: ako pod dejstvom napona nastane proboj ili
kratak spoj između obloga, usled velike „lokalne“ temperature ispariće
veoma tanak sloj metala u okolini mesta proboja i sprečiće obrazovanje
stalnog kratkog spoja.
Treća prednost u odnosu na papirne kondenzatore jeste manja dimenzija
kondenzatora sa metaliziranim papirom, s obzirom da se umesto aluminijumskih
folija (debljine oko 6 μm) koristi sloj metalizacije debljine (0,02÷0,06)
μm.
Postoji više različitih tipova i modela kondenzatora sa metaliziranim
papirom, od kojih se izdvajaju: cilindrični kondenzatori za široku potrošnju
u plastičnim kućištima, kondenzatori za kompenzaciju faktora snage kod
fluoroscentnih svetiljki, kondenzatori za kompenzaciju faktora snage kod
motora, itd.
Kondenzatori sa plastičnim i metaliziranim folijama.
Skoro u potpunosti potisnuli su papirne kondenzatore, s obzirom da od
njih imaju znatno veću otpornost izolacije i istovremeno znatno manji
tangens ugla gubitaka. Kao dielektrik koriste se nemetalizirane i metalizirane
folije od različitih materijala, kao što su stirofleks (zove se još i
polistiren i polistirol), poliester, polikarbonat, polipropilen, itd..
Konstrukcija kondenzatora je slična konstrukciji papirnih kondenzatora.
Pored izrazito boljih karakteristika u odnosu na papirne kondenzatore
i kondenzatore sa metaliziranim papirom u pogledu otpornosti izolacije,
gubitaka, vremenske konstante, faktora dobrote, frekventnog opsega, itd.,
nedostatak kondenzatora sa plastičnim i metaliziranim plastičnim folijama
je što imaju relativno malu zapreminsku kapacitivnost

Detalji konstrukcije blok kondenzatora sa plastičnim folijamai metaliziranim
plastičnim folijama

Spoljašnji izgled različitih vrsta polikarbonatskih kondenzatora

Spoljašnji izgled različitih vrsta polipropilenskih kondenzatora
Liskunski kondenzatori. Liskunski kondenzatori, ili
kako se još zovu mika kondenzatori spadaju u red preciznih i stabilnih
kondenzatora primenljivih na visokim frekvencijama. Ovi kondenzatori imaju
izuzetno malu rednu otpornost, maksimalni odnos kapacitivnosti i zapremine,
mali i jako stabilan temperaturni koeficijent kapacitivnosti i uske tolerancije.
Liskun je mineral složenog hemijskog sastava i u prirodi se sreće u više
različitih varijanti.
Jedna od osobina liskuna, koja je iskorišćena za proizvodnju kondenzatora,
jeste mogućnost njegovog cepanja na tanke listiće (zato se od njih mogu
dobiti samo blok kondenzatori).

Izgled nekih liskunskih kondenzatora
Stakleni kondenzatori. Stakleni kondenzatori su namenjeni
za visoke frekvencije i dopunjuju nazivne vrednosti kapacitivnosti liskunskih
kondenzatora iz E-nizova. Kao dielektrik se koristi borsilikatno staklo.
To su blok kondenzatori sa naslaganim listićima stakla i aluminijumske
folije. Sami kondenzatori su monolitni, izvanredno hermetički zatvoreni.
Ono što staklene kondenzatore izdvaja od ostalih jeste što oni zadržavaju
stabilne karakteristike čak od −180oc do +200 oc i što su od svih ostalih
kondenzatora najotporniji na kosmička i nuklearna zračenja, (u svemirskim
letilicama upravo zato ima najviše ovih kondenzatora).

Spoljašnji izgled nekih staklenih kondenzatora
Keramički kondenzatori. Najčešće se dele u tri osnovne
grupe: tipa I, tipa II i tipa III, a svi se primenjuju pri srednjim i
visokim frekvencijama. Iako su to, kondenzatori koji se brojčano najviše
koriste (zbog niske cene), u principu to nisu kvalitetne komponente.
Keramički kondenzatori tipa I (keramike tipa I su titanati
magnezijuma ili kalcijuma, sa εr = 5 ÷ 470) su temperaturno stabilni kondenzatori,
sa kapacitivnošću (10 ÷ 30) pF/mm3. Ono po čemu se kondenzatori razlikuju
od keramičkih kondenzatora tipa II i tipa III jeste što je kod njih promena
kapacitivnosti sa temperaturom linearna.

Spoljašnji izgled različitih vrsta keramičkih kondenzatora
Keramički kondenzatori tipa II su temperaturno nestabilni
kondenzatori sa velikom vrednošću dielektrične konstante (εr = 700 ÷ 15000),
pogodni za upotrebu u kolima za spregu i odvođenje ili odvajanje frekvencije,
gde nisu bitni mali tangens ugla gubitaka ili velika stabilnost kapacitivnosti.
Iako su kondenzatori malih dimenzija, kapacitivnosti su relativno velike,
s obzirom da se koriste keramike sa velikim vrednostima dielektričnih
konstanti; kapacitivnost je oko 500 pF/mm3.
Keramički kondenzatori tipa III su veoma temperaturno
nestabilni kondenzatori sa izuzetno velikom vrednošću dielektrične konstante
(εr = 50000÷100000), pogodni za sprežna kola, kola za blokiranje i slično,
u kojima mali tangens ugla gubitaka, velika otpornost izolacije i velika
stabilnost kapacitivnosti nisu bitni. U poređenju sa keramičkim kndenzatorima
tipa II, ovi kondenzatori imaju manju otpornost izolacije ili manji proizvod
Rc i veći tgδ (znači, još su lošiji). Sa druge strane, usled vrlo velike
vrednosti dielektrične konstante, ovi kondenzatori imaju najveću zapreminsku
kapacitivnost, iznad 1 nF/mm3.
Elektrolitski kondenzatori. Osnovna osobina elektrolitskih
kondenzatora je velika zapreminska kapacitivnost, posebnoizražena pri
malim radnim naponima. Velika kapacitivnost se postiže upotrebom veoma
tankih oksidnih slojeva nekih metala (Al, Ta) kao dielektrika; naime,
iz
c = ε o ε r
S/d
vidi se da će, pri istim vrednostima površine S i relativne dielektrične
konstante dielektrika εr, kapacitivnost utoliko biti veća ukoliko je debljina
dielektrika d manja. Stoga, da bi se obezbedio dobar (ravnomeran) električan
kontakt između površine tako tankog dielektrika (tj. oksida metala)
i druge elektrode (jedna elektroda je metalna folija ili štapić na kojoj
je oksid, a druga obično neoksidisana metalna folija ) neophodno je da
se upotrebi provodna tečnost − zato se koristi tečan elektrolit (kod kondenzatora
sa tečnim elektrolitom ), ili mangan dioksid − koji ima poluprovodničke
osobine (kod kondenzatora sa čvrstim elektrolitom). Drugim rečima, elektrolit
ima ulogu „produžetka“ druge elektrode.

Spoljašnji izgled različitih vrsta tantalnih elektrolitskih kondenzatora
Ultra cap kondenzatori. Ultracap kondenzator je elektrohemijski
dvoslojni kondenzator koga čine dve elektrode uronjene u elektrolit. Ovi
kondenzatori nemaju klasičan dielektrik, već je tu ulogu preuzela elektrohemijski
ostvarena (zato su to elektrohemijski kondenzatori) suprotstavljena količina
naelektrisanja na oblogama od aktivnog ugljenika. Rastojanje između pozitivnog
i negativnog naelektrisanja (kvazidielektrik) iznosi samo d = (2÷5) nm,
što uslovljava izuzetno velike vrednosti kapacitivnosti (zbog c = εoεrS/d).
Ultracap kondenzatori su komponente koje su namenjene za čuvanje energije,
s obzirom da imaju izuzetno velike vrednosti kapacitivnosti, iznad farada:
5 F, 10 F, 110 F, čak do 5000 F.
Stoga se one i tretiraju kao komponente koje, u energetskom smislu, popunjuju
jaz između elektrolitskih kondenzatora i punjivih baterija. Međutim, radni
naponi ultracap kondenzatora su niski (Un ≤ 2,5 V), i njihov vek jako
zavisi od temperature i vrednosti napona sa kojima su radili. Za
postizanje većih vrednosti napona oformljuju se moduli sa više redno i
paralelno vezanih ultra- cap kondenzatora ali se, da bi se temperatura
održavala što nižom, istovremno mora obezbediti hlađenje tih modula, jer
se jedino u tom slučaju može garantovati njihov dug radni vek.

Spoljašnji izgled ultracap kondenzatora
Kondenzatori promenjive kapacitivnosti
Kondenzatori promenljive kapacitivnosti, koji se obično koriste u oscilatornim
kolima za promenu rezonantne frekvencije tih kola, dele se na obrtne kondenzatore
(vazdušne i sa čvrstim dielektrikom između obloga), polupromenljive kondenzatore
(trimere) i varikap diode.

Simboli kondenzatora promenljive kapacitivnosti u šemama elektronskih
kola
Obrtni kondenzatori. Obrtni kondenzatori promenljive
kapacitivnosti se sastoje od grupe nepokretnih paralelnih ploča − statora
i grupe pokretnih paralelnih ploča − rotora. Rotorske ploče su tako smeštene
da se između svake dve statorske ploče nalazi po jedna rotorska ploča.
Pri obrtanju rotorskih ploča menja se aktivna površina između ploča, tj.
menja se kapacitivnost kondenzatora.
Od oblika kondenzatorskih ploča jako zavisi promena kapacitivnosti u funkciji
ugla obrtanja, odnosno, drugim rečima, izborom oblika ploča kondenzatora
može se menjati frekvencija oscilatornog kola po željenom zakonu pri obrtanju
rotorskih ploča. Na primer, za kondenzatore
sa pravolinijiskom promenom frekvencije, koji se koriste u oscilatornim
kolima u kojima se sa obrtanjem rotorskih ploča frekvencija menja linearno
sa uglom obrtanja, rotorske ploče su srpastog oblika, dok su za linearnu
promenu talasne dužine te ploče bubrežastog oblika.

Izgled kondenzatora promenljive kapacitivnosti
Polupromenljivi kondenzatori - trimeri. Kod polupromenljivih
kondenzatora (trimera), kapacitivnost se menja samo u toku podešavanja
elektronskih kola, a u toku eksploatacije ostaje stalna. Proizvode se
vazdušni polupromenljivi kondenzatori i kondenzatori sa čvrstim dielektrikom.
Svi polupromenljivi kondenzatori imaju izolacionu podlogu (npr. keramiku)
za koju se pričvršćuje stator, ležište za rotorsku osovinu i izvode pomoću
kojih se kondenzator lemi za štampanu ploču. Kapacitivnost je određena
površinom i debljinom rotora i dielektričnom konstantom materijala između
rotora.

Višeslojni keramički trimer kondenzatori
Varikap diode. Poluprovodničke diode sa kontrolisanim
kapacitivnim osobinama. Kod njih se koristi kapacitivnost inverzno polarisanog
p-n spoja, pri čemu se promenom inverznog napona menja širina prelazne
oblasti p-n spoja, a time i kapacitivnost varikap diode. Zbog toga se
varikap diode mogu koristiti umesto klasičnih promenljivih kondenzatora
(npr. za podešavanje oscilatornih kola).
Prednosti varikap dioda u odnosu na vazdušne promenljive kondenzatore
su:
• neuporedivo su manjih dimenzija i mogu da se oklope zajedno sa kalemom,
čime se izbegavaju parazitne sprege;
• otpornije su na mehanička dejstva (udare, potrese, itd.) i atmosferski
uticaj;
• ne postoji osovina kao kod vazdušnih promenljivih kondenzatora, već
se promena kapacitivnosti vrši promenom napona na diodi, što se može ostvariti
promenom otpornosti potenciometra, koji može biti daleko od same diode.

Varikap diode u različitim kućištima
Nedostaci varikap dioda kao kondenzatora su:
• gubici su veći nego kod vazdušnih promenljivih kondenzatora;
• kapacitivnost je nelinearna funkcija napona, usled čega nastaju izobličenja,
što dovodi do pojave viših harmonika.

I Broj – bela boja označava kondezator za Un= 3v, vrednosti II Broj-
roze boja, III Broj- plava boja vrednosti 6, IV Broj –bela boja – umnoživač
x 0.1 pa je vrednost kondezatora 60µFx0.1
1.3. Kalemovi (engl. coil). Iako se konstrukcija savremenih
elektronskih sklopova više oslanja na otpornike i kondenzatore, kalemovi
još uvek zauzimaju značajno mesto, pre svega u impulsnim elektronskim
kolima kao što su npr. prekidačka napajanja. Zbog prirode konstrukcije
opšte prisutni trend minijaturizacije komponenata se odvija sporije kada
su u pitanju kalemovi što je osnovni razlog njihove slabije zastupljenosti.
Egzaktno modeliranje karakteristika kalemova je komplikovan numerički
problem koji se može uspešno zaobići primenom empirijskih formula.

Simboli kojima se označavaju kalemovi u šemama elektronskih kola
Osnovne karakteristike kalemova
Kalemovi su elektronske komponente koje mogu da akumuliraju znaćajnu
energiju u svom magnetnom polju. Magnetno polje se formira pod uticajem
elektrićne struje koja prolazi kroz provodnike. Mera magnetnog polja je
magnetni fluks (Ф). Kod linearnog elementa važi:
Ф = LI
gde je: L-. induktivnost kalema, I-. struja kalema.
Kolicina akumulisane energije se proraćunava po formuli:
W = LI 2/2
Kalemovi se redovno prave od bakarne žice sa lak izolacijom. Pored masivne
žice, koriste se i visokofrekventni (VF) gajtani. VF gajtan se sastoji
od upredenih tankih, lakom izolovanih bakarnih žilica, debljine (0,05÷
0,1) mm. Upredanjem žilica se znatno smanjuje uticaj skin efekta, s obzirom
da je svaka žilica aktivna pri provođenju struje. Zbog toga je Q-faktor
kalema sa VF gajtanom pri visokim frekvencijama veći nekoliko puta od
Q-faktora odgovarajućeg kalema motanog masivnom žicom. Za povećanje induktivnosti
provodnik se mota spiralno, tako da se svaki zavojak ne nalazi samo u
„svom“ magnetnom polju, već i u magnetnom polju susednog zavojka. Induktivnost
takvog namotanog provodnika je mnogo veća od induktivnosti nenamotanog
provodnika iste dužine.
Od kalemskog tela unekoliko zavise i karakteristike kalema. Namotaji
mogu biti jednoslojni i višeslojni. Za dobijanje većih vrednosti induktivnosti
proizvode se višeslojni kalemovi .
Međutim, višeslojni kalemovi sa zavojcima motanim po pravilnom redu imaju
mali Qfaktor, malu stabilnost i veliku sopstvenu kapacitivnost, tako da
su primenljivi samo kao prigušnice i u opsegu dugih talasa u radiodifuziji.
Zbog toga se za motanje višeslojnih kalemova koristi unakrsno i nasumično
motanje, čime se postiže da takvi kalemovi imaju relativno veliki Q-faktor
(Q = 80÷100) i neznatnu sopstvenu kapacitivnost. Pored toga, ovakav način
motanja obezbeđuje veliku mehaničku čvrstoću čak i bez kalemskog tela.
1. Frekventna svojstva kalemova. Ekvivalentna šema kalema
izgleda kao na slici, na kojoj je L induktivnost kalema, c0 parazitna
(sopstvena) kapacitivnost, a R = R0 + Rf je otpornost gubitaka, koja,
pored omske otpornosti R0, sadrži i frekventno zavisne otpornosti usled
skin efekta i efekta blizine Rf. Kod kalemova se jezgrom otpornost R sadrži
i gubitke u jezgru Rj; dakle, R = R0 + Rf + Rj.

Ekvivalentna šema kalema (a), redna ekvivalentna šema (b) i odgovarajući
fazorski dijagram (c).
Parazitna kapacitivnost (zavisi od načina motanja kalema) uslovljava
nastanak rezonanse na nekoj frekvenciji, iznad te frekvencije kalem gubi
induktivne osobine, odnosno tada dominantnu ulogu preuzima parazitna kapacitivnost,
i kalem se ponaša kao kondenzator.
2. Faktor dobrote kalemova. Faktor dobrote kalemova
(Q-faktor) definisan je izrazom:
Q = Le/
Re = /b
gde je b ugao gubitaka između pada napona na induktivnoj otpornosti VLe
= ωLeI i napona na kalemu. Ekvivalentna otpornost kalema Re i ekvivalentna
induktivnost Le zavise od frekvencije, to se Q-faktor neće u celom frekventnom
opsegu linearno povećavati sa frekvencijom, već će, naprotiv, pri visokim
frekvencijama opadati sa povećanjem frekvencije. Naime, pri višim frekvencijama
ekvivalentna otpornost Re, brže raste sa frekvencijom od induktivne otpornosti
ωLe, te Q-faktor dostiže maksimum i sa daljim povećanjem frekvencije isti
opada. Radni frekventni opseg kalema se bira tako da Q-faktor ima maksimalnu
vrednost u sredini tog opsega. Kod kalema sa jezgrom zatvorenog tipa,
Q-faktor se može povećati 2÷3 puta ubacivanjem nemagnetnog procepa − međugvožđa.
To je zbog toga što se uvođenjem međugvožđa smanjuje magnetna permeabilnost,
a to znači da su i manji gubici.
Grupe kalemova. Razlikujemo dve grupe kalemova: Kalemovi
bez jezgra (dugački jednoslojni cilindrični kalemovi, kratki jednoslojni
i višeslojni cilindrični kalemovi, pločastih kalemova) i Kalemovi sa jezgrom(kalemovi
sa otvorenim,poluzatvorenim i zatvorenim jezgrom)
Kalemovi bez jezgra
Dugački jednoslojni cilindrični kalemovi. Pod dugačkim kalemom podrazumeva
se kalem kod kojeg je dužina l najmanje 10 puta veća od njegovog prečnika
do.
Kratki višeslojni cilindrični kalemovi se najčešće motaju unakrsno ili
nasumično
Pločasti kalemovi su oni kod kojeg je dužina kalema l veoma mala i manja
od visine namotaja h i srednjeg prečnika do.

Različite vrste kalemova
Kalemovi sa jezgrom
Za povećanje induktivnosti kalemova koriste se magnetna jezgra. Iako jezgra
za kalemove mogu biti i od magnetodielektrika (metalnog magnetnog praha),
znatno češće se prave od ferita.
To je stoga što pri vrlo visokim frekvencijama jezgra od magnetodielektrika
imaju prevelike gubitke usled vihornih struja, te je u tom slučaju neophodno
koristiti feritna jezgra, kod kojih su ti gubici znatno manji.
Feriti su jedinjenja oksida gvožđa (Fe2O3) i dvovalentnih oksida metala
(ZnO, MnO, NiO, BaO, cuO i dr.) koji poseduju ferimagnetne osobine; to
su tkzv. meki feriti. Dobijaju se sinterovanjem u inertnoj atmosferi i
strogo kontrolisanim temperaturnim ciklusima, a dobijena jezgra su vrlo
tvrda i otporna na vodu, slično kao keramičke sinterovane mase.
S obzirom da se jezgra razlikuju po konstrukciji, to se ona mogu podeliti
na otvorena, poluzatvorena i zatvorena. Najmanje iskorišćenje magnetnih
osobina je kod jezgara otvorenog tipa u obliku štapića ili cevčica, s
obzirom da kod njih magnetni fluks dobrim delom protiče kroz vazduh. Najbolje
iskorišćenje magnetnih osobina pružaju torusna jezgra.
Kalemovi sa torusnim jezgrima praktično nemaju rasipanje magnetnog fluksa
i imaju relativno velike vrednosti Q-faktora i magnetne permeabilnosti
koja se obeležava sa μtor (μtor je torusna permeabilnost − snima se na
torusnom jezgru na početku krive magnećenja). Ovi kalemovi se ne moraju
da oklopljavaju. Jezgra su kompaktna, tako da se induktivnost kalemova
sa torusnim jezgrima ne može da menja. Kalemovi sa jezgrima zatvorenog
tipa se osigurava veoma dobro iskorišćenje magnetnih osobina materijala.
To su tzv. lončasta jezgra, RM i PM jezgra. Kod njih je magnetno kolo
zatvoreno, usled čega kalemovi imaju veći Q-faktor, manju zavisnost parametara
od frekvencije i spoljašnjeg magnetnog polja, te mogu raditi na višim
frekvencijama.
Induktivnost kalemova sa jezgrom direktno zavisi od vrednosti efektivne
magnetne permeabilnosti μe, koja umnogome zavisi od oblika i dimenzija
jezgra, vrste materijala, a pogotovo od vrednosti vazdušnog procepa u
magnetnom materijalu. Analitičko određivanje vrednosti efektivne permeabilnosti
i induktivnosti kalema sa vazdušnim procepom ponekad je veoma zametno.
Stoga se definiše faktor induktivnosti AL, koji se eksperimentalno određuje.
Naime, faktor induktivnosti AL praktično predstavlja induktivnost kalema
sa jezgrom koji ima samo jedan zavojak. Induktivnost kalema sa N zavojaka
je onda:
L = A L N 2
Faktor induktivnosti (ili, prosto, AL vrednost) predstavlja konstantu
jezgra koju daje proizvođač za svaki tip jezgra i za odgovarajući materijal
i izražava se u nH. Iako je AL u nH, uobičajeno je da se ta vrednost daje
samo brojčano, npr. AL = 1340 (što znači da AL = 1340 nH).

Različite vrste kalemova sa jezgrom
1.4. Diode(engl. diode). Poluprovodnicke diode
su svoj naziv nasledili od elektroskih cevi slićne namene, sa dve elektrode.
Poluprovodnićka dioda je dvoslojne strukture koja se formira tako da se
u jedan deo poluprovodnićke ploćice (P sloj) dodaju primesni atomi ćiji
je broj valentnih elektrona manji od broja valentnih elektrona polaznog
poluprovodnika dok se u drugi deo (N sloj) dodaju atomi sa večim brojem
valentnih elektrona. U P sloju na mestu valentnih elektrona postoji manjak
elektrona što odgovara pozitivnom naelektrisanju (šupljina), isto može
da se pomera pod uticajem elektrićnog
polja i može da ućestvuje u provođenju elektrićne struje. U N delu postoje
slobodni elektroni koji takođe mogu da provode struju.

Ilustracija diode bez epitaksijalnog sloja; velikim krugovima u prelaznoj
oblasti p-n spoja označene su jonizovane primese (pozitivni donorski i
negativni
akceptorski joni), a kružići sa znakom „+“ označavaju šupljine kao većinske
nosioce u p-oblasti, dok je za većinske elektrone u n-oblasti iskorišćena
oznaka „−“.
Povezivanjem diode u spoljno kolo struja može da potekne od P sloja prema
N sloju a u suprotnom smeru ne može da dođe do proticanja struje. To se
objašnjava time što elektrićno polje usmereno od P dela prema N delu može
da prebaci šupljine u N oblast i elektrone u P oblast, a pri suprotnom
smeru elektrićnog polja ne postoje nosioci koji bi prelazila preko granićne
oblasti (PN spoj). Postoječi nosioci naelektrisanja pod uticajem spoljnog
polja če se u ovom slućaju udaljiti od granicne oblasti. Time se objašnjava
usmeraćko dejstvo diode.
Nakon dopiranja primesnim atomima na poluprovodnićku ploćicu se prikljuće
izvodi (na P deo se prikljućuje anoda - A, na N deo katoda - K) i ugrade
je u odgovarajuče kučište.
Mnoge primene su upravo bazirane na tom svojstvu (usmeraći, limiteri napona,
demodulatori).
Od dva moguča smera dioda u jednom smeru (direktni smer) propušta struju,
pri tome ispoljava zanemarljivi pad napona. U drugom smeru (inverzni smer)
ne može da potekne znaćajna struja, bez obzira na primenjeni napon. Diode
ne mogu da vrše pojaćanje signala (struja, napon) ali u ogranićenom smislu
mogu da vrše prekidanje. Taćnije rećeno, grana elektrićnog kola koja sadrži
diodu postaje jednosmerna.

Struja diode

gde je V spoljašnji napon na diodi, UT termički potencijal (UT = 0,026
V pri T = 300K), a Is je inverzna struja zasićenja diode.
Struja Is je nazvana „inverznom“ zbog toga što bi ta struja tekla pri
inverznoj polarizaciji. Naime, pri inverznoj polarizaciji (na n-tip pozitivan
a na ptip negativan pol napona) je u jedn. exp(-V/UT) << 1 već pri
naponima −V = 0,2V, tako da sledi da je tada I = − Is. Inverzna struja
zasićenja je veoma mala (kod silicijumskih dioda reda pA do nA), s obzirom
da nju određuju koncentracije manjinskih nosilaca naelektrisanja, a one
su, kao što je pokazano, male.
Pri direktnoj polarizaciji p-n spoja eksponencijalna funkcija u jednačini
brzo raste i već pri naponu većem od 0,2V je exp(V/UT) >> 1. Prema
tome, p-n spoj uključen u kolo električne struje, propušta struju kada
je direktno polarisan, a praktično je ne propušta pri inverznoj polarizaciji;
drugim rečima, p-n spoj (dioda) ima usmeračke karakteristike. Struja silicijumske
diode naglo počinje da raste oko 0,6V, ali se kao napon vođenja diode
uvek uzima V = 0,7 V.
Postoji izuzetno dobro slaganje teorijskih i eksperimentalnih vrednosti
struja pri direktnoj polarizaciji diode za napone V ≥ 0,4 V, a to su upavo
oni naponi pri kojima se dioda i koristi. Pri nižim direktnim naponima,
a posebno pri inverznoj polarizaciji izmerene vrednosti inverznih struja
Ir su znatno veće od Is (obično je Ir ≈ 1000Is). Stoga, pri inverznoj
polarizaciji ne treba računati sa strujom Is, već sa sa inverznom strujom
Ir >> Is. Struja koja protiče kroz diodu pri inverznoj polarizaciji
je veoma mala, reda nA. Zbog tako izuzetno male struje inverzne polarizacije,
a relativno velike struje kada je dioda direktno polarisana, dioda se,
u prvoj aproksimaciji, može smatrati električnim ventilom, tj. komponentom
koja u jednom smeru (direktna polarizacija) propušta, a u suprotnom (inverzna
polarizacija) ne propušta struju.
Stoga je moguće uvesti tkzv. „praktičan“ model diode. Naime, u ovom modelu
se dioda pri direktnoj polarizaciji u kolu prikazuje kao kratkospojeni
prekidač P sa padom napona između katode i anode Vd = 0,7 V (sl. 8.15a);
pri inverznoj polarizaciji prekidač P je otvoren, a zbog Iinv = 0 napon
između anode i katode je jednak naponu izvora napajanja Vbat. Pri tom,
strujno-naponska karakteristika se smatra „idealnom“ , sa naponom vođenja
kod silicijuskih dioda Vd = 0,7 V.
Stvarna karakteristika se smatra dobrom aproksimacijom idealne karakteristike.
U inverznom smeru struja je zaista zanemarljiva (I=-IS=0) , međutim u
direktnom smeru neophodno je uzeti u obzir konaćan prag otvaranja odnosno
pad napona (obićno spada u opseg od 0,5V do 1V). U slućaju velikog inverznog
napona kod stvarne diode se pojavljuje proboj.

Struja diode u funkciji napona.
Pri približnoj analizi elektronskih kola sa diodama koriste se modeli
dati na slici. U direktnom smeru pad napona se uzima u obzir sa naponskim
generatorom konstantnog napona (VD), nezavisno od vrednosti struje, dok
u inverznom smeru prosto prekidamo granu koja sadrži diodu.
Smer polarizacije diode (direktan ili inverzan) treba odrediti iz preostalog
dela kola. Na visokim frekvencijama odnosno u prekidaćkom režimu treba
uzeti u obzir parazitne kapacitete poluprovodnićkih slojeva i konaćno
vreme ukljućivanja/iskljućivanja.

Model diode u a) provodnom i b) zakočenom stanju
Testiranje ispravnosti digitalnim multimetrom

Pored osnovne varijante poluprovodnièke diode razvijeno je i nekoliko
posebnih vrsta. To su: Zener-ova dioda, tunel dioda, varikap dioda i Schottky-jeva
dioda. Graficki simboli

a) obicna dioda, b) zener dioda, c) tunel dioda,d) varikap dioda, e) Schottky
dioda. (kod svih oznaka gornji kraj je anoda)
Zener- dioda je predviđena da trajno radi u probojnoj oblasti, naravno
inverznu struju odnosno snagu gubitaka (proizvod napona i struje) treba
ogranićiti. Pošto je probojni napon relativno stabilne vrednosti, Zener-ove
diode su pogodne za formiranje izvora referentnog napona ali mogu da se
koriste i za ogranićenje napona (zaštita od prenapona).
Karakteristika tunel diode nije monotono rastuča, več sadrži jedan segment
sa negativnom diferencijalnom otpornošču. Zahvaljujuči negativnoj otpornosti
sa tunel diodom se mogu konstruisati oscilatori, modulatori itd. za visoke
učestanosti.
Kod varikap dioda iskoriščava se pojava da kapacitet slojeva poluprovodnika
zavisi od primenjenog inverznog napona. Varikap diode se koriste za podešavanje
uređaja, za nameštanje frekvencije.
Umesto dva sloja poluprovodnika Schottky-jeve diode se sastoje od sloja
metala spojenog sa slojem poluprovodnika. Ovom konstrukcijom može se otprilike
prepoloviti pad napona na diodi, što kod primena za velike struje donosi
znaćajnu uštedu. U drugim slućajevima ista osobina omogucava
efikasniju limitaciju napona nego što je moguče sa diodom sa PN spojem.
Nedostatak strukture metal-poluprovodnik je što se ne mogu realizovati
komponente sa velikim inverznim probojnim naponom.
Osnovni tehnićki podaci za diode su:
- Radna struja (srednja vrednost - IFAV, ili efektivna vrednost - IFRMS)
je ona vrednost struje koju dioda može trajno da izdrži pri izvesnoj temperaturi
kučišta.
- Dioda se kratkotrajno može opteretiti sa vršnom strujom koja je obićno
za red velićine veča od radne struje. Detaljniji katalozi posebno daju
ponavljajuču (IFRM) i jednostruku vršnu vrednost struje (IFSM).
- Probojni napon (VBR) je največi napon do koje dioda može da se primenjuje.
- Pri naglom prelasku iz direktnog smera u inverzni, kroz diodu može u
kratkom vremenu da prođe znaćajna struja dok se ne isprazne svi nosioci
naelektrisanja iz okoline PN spoja. To kratko vreme je vreme oporavka
diode (trr). Po ovom kriterijumu diode delimo na obićne, brze i ultrabrze.
U zavisnosti od struje, napona i oblasti primene poluprovodnićke diode
se ugrađuju u razna kučišta, od koji je nekoliko prikazano na slici.

Razni oblici kucišta za diode:
a) kučište za površinsku montažu SOD-123, b) aksijalno kučište DO-41,
c) plastićno kučište TO-220Ac, d) metalno kučište DO-4 sa navojem
2. AKTIVNE KOMPONETE
Nastajanje i razvoj elektronike su omogučili aktivni elementi. Prvo su
se pojavile elektronske cevi i vladali su u elektronici u prvoj polovini
XX veka. Njihovo korišćenje su ograničavali veliki gabariti i znaćajna
potrošnja.
U međuvremenu je uloženo puno truda u razvoj poluprovodnićkih sklopova
ali komponenta koja je mogla vršiti kontrolisano prekidanje i pojaćanje
je iznađena tek posle drugog svetskog rata (1946). Ta komponeta je bila
bipolarni tranzistor, ona je u primeni sve do danas. Nakon tog pronalaska
usledila je serija drugih pronalazaka iz kojih su proizašli tiristori
i razne varijante tranzistora sa efektom polja.
Pored diskretnih elemenata ubrzo se razvijala i integrisana tehnika (poćev
od 1958. godine), gde se na jednoj poluprovodničkoj pločici može napraviti
i povezati veči broj aktivnih i pasivnih komponenti. Zahvaljujuči integrisanoj
tehnici, postignuta je znaćajna minijaturizacija što je omogućila razvoj
i primenu novih, složenih kola.
2.1. Bipolarni tranzistori. Bipolarni tranzistor je
istorijski gledano prva poluprovodnićka komponenta koja primenom kontrolnog
signala u pomočnom strujnom kolu može postepeno ili skokovito da menja
struju u glavnom strujnom kolu. Sam naziv tranzistor je engleska kovanica
(transfer+resistor) upučuje na kontrolabilnu otpornost. Atribut bipolarni
(koji se ćesto i izostavlja) je u upotrebi jer obe vrste nosioca naelektrisanja
(elektroni i šupljine) igraju znaćajnu ulogu u radu bipolarnog tranzistora.
Za razliku od dioda, koje su elektronske komponente sa dva izvoda, tranzistori
su komponente sa tri izvoda. Ti izvodi su kontaktirani za tri oblasti:
oblast tranzistora iz koje se injektuju nosioci naelektrisanja zove se
emitor, oblast u koju se injektuju ti nosioci je baza, a oblast u koju
ekstrakcijom iz baze dolaze nosioci zove se kolektor.
Osnovna karateristika bipolarnog tranzistora jeste da je to komponenta
koja ima pojačavačka svojstva, tj. da signal koji se dovodi na ulaz tranzistora
biva pojačan na njegovom izlazu.

Bipolarni tranzistor − komponenta sa tri izvoda (a) i kao pojačavačka
kompoenta (b).
Bipolarni tranzistor se sastoji od dva p-n spoja. Međutim, naglašava
se da ti p-n spojevi moraju da budu u jednoj poluprovodničkoj komponenti
− tranzistor se ne može dobiti jednostavnim spajanjem dva p-n spoja (dve
diode); osnovno svojstvo tranzistora sastoji se baš u tome da između tih
p-n spojeva postoji uzajamno dejstvo − strujom jednog spoja može se upravljati
struja drugog p-n spoja. U zavisnosti od toga koga je tipa srednja oblast
- baza, razlikuju se p-n-p (PNP) i n-p-n (NPN) tranzistori

Ilustrativni i šematski prikazi PNP (a) i NPN (b) tranzistora.
Bipolarni tranzistori male i srednje snage se najčešće dobijaju planarnom
tehnologijom, pri čemu se emitorski i kolektorski spoj oformljuju dvostrukom
difuzijom primesa u epitaksijalni sloj. Epitaksijalni sloj je sa niskom
koncentracijom primesa i prvenstveno služi za povećanje probojnog napona
spoja kolektor- baza (ceo kolektor ne može biti sa niskom koncentracijom
primesa, jer bi, u tom slučaju, bila velika redna otpornost kolektora,
a time i veliki pad napona na toj otpornosti; sa druge strane, velika
koncentracija primesa u kolektoru dovela bi do niskog probojnog napona
kolektorskog spoja, što bi bilo neodrživo za normalan rad tranzistora).

Presek epitaksijalnog dvostruko difundovanog PNP tranzistora male snage
U praksi se koriste samo 3 načina vezivanja; spoj sa uzemljenom (zajedničkom)
bazom (a), spoj sa uzemljenim emitorom (b) i spoj sa uzemljenim kolektorom
(c).

Načini vezivanja tranzistora
Nacin rada tranzistora. Prvo analiziramo spoj koji je
inverzno polarisan( kolektor-baza, cB). Kod ovog spoja struja je određena
inverznom strujom zasićenja, koja zavisi od brzine kojom su manjinski
nosioci u okolini spoja generisani. Oni se mogu generisati optički, čak
i termički ali kog BJTa ideja je da se manjinski nosioci injektuju elektronskim
putem. Da bi se injekcija postigla jedan kraj cB spoja, tj.baza spoja
je, u neposrednoj vezi sa jednim direktno polarisanim PN spojem (emitor
–baza), koji svojim većinskim nosiocima ( šupljinama), snabdeva bazu manjinskim
nosiocima (opet šupljinama).
Da bi manjinski nosioci u bazi imali funkciju oni moraju da ostanu nerekombinovani
sve dok ne difunduju do granice oblasti prostornog tovara između baze
i kolektora. Ovo se postiže malom širinom baze i povecanjem vremena života
šupljina u bazi WB««Lp. Da bi tranzistor bio efikasniji, potrebno
je da samo jedan tip nosilaca dominira strujom u direktnio polarisanom
spoju. Na taj način se iz emitera injektuje šupljine u bazu i one dominiraju
strujom. Zbog toga je potrebno da emitor bude jako dopiniran akceptorimaNL
»»NB.
Iz predhodnog izlaganja sledi da je smer struja IE u pravcu emitora, dok
je smer struje kolektora iz pravca kolektora Ic. Struja baze zahteva nešto
dužu analizu, sobzirom da ona predstavlja razliku struje emitora i kolektora
koje su inace vrlo bliske. Struju baze čine tri komponente: rekombinacija
šupljina putem elektrona u bazi je sigurno prisutna i pored toga što je
WB««Lp. Elektroni u tom slučaju nadoknađuju iz kontakta baze.
Zbog direkne pilarizacije, deo elektrona iz baze prelazi na stranu emitora
i pored toga što je emitor jako dopiniran. Mali deo struje elektrona dolazi
iz kolektrora u bazu kao komponenta inverzna struja zasicenja kolektor-baza
i time smanjuje baznu struju.

IEP- struja koja je usled direkne polarizacije
iz emitora injektovana u bazu
IEN- struja elektrona koja je usled direkne polarizacije
iz baze prelazi u emitor
IcP- struja šupljina koja je usled inverzne polarizacije
iz baze prelazi u kolektor
IcN- struja elektrona koja je usled inverzne polarizacije
iz kolektora prelazi u bazu
Tri komponente bazne struje: IB1= IEN
, IB2= rekombinacija šupljina u bazi, IB3=
Icn
IE= IEp+ IEn
, Ic= Icp+Icn, IE= Ic +IB
Parametri performansi: eikasnost emitora , transportni faktor baze(αT),
strujno pojačanje u konfiguracii sa zajedničkom bazom (αdc), strujno pojačanje
u konfiguracii sa zajedničkom emitorom.
Efikasnost emitora. Efikasnost pojačanja struje PNP tranzistora
raste kada pri konstantnoj struji emitora IE raste
struja šupljina IEp. Zato se definiše parametar:

Transportni faktor baze (αT). Frakcija struje manjinskih nosilaca koja
iz emitora pređe u bazu i difuzijom preko baze pređe u kolektor naziva
se trnsportnim faktorom baze za (PNP).

Strujno pojačanje u konfiguraciji sa zajedničkom bazom (αdc)

gde je IcB0 struja kroz kolektor kada je IE = 0.

Poređenjem zaključujemo:

Strujno pojačanje u konfiguracii sa zajedničkom emitorom .

Poređenjem zaključujemo:

Ulazne karakteristike NPN tranzistora (za tranzistor za
male signale).
Izlazne karakteristike NPN tranzistora (za tranzistor
za male signale).
Osnovna primena tranzistora je kao pojačavačke komponente u pojačavačkim
kolima i prekidačke komponente u prekidačkim kolima. Iz složenosti tranzistora
proizilazi da se u toku eksploatacije mogu razlikovati razlićiti radni
režimi. Za potrebe pojaćanja tranzistor se dovodi u aktivni režim. Preduslov
za aktivni režim je direktna polarizacija spoja BE i inverzna polarizacija
spoja Bc. Granice aktivnog režima ćine zasičenje i zakoćenje. Inverznom
polarizacijom spoja BE (pretpostavimo da je spoj Bc več ranije bio inverzno
polarizovan zbog aktivnog režima) pomočna
struja padne na nulu i govorimo o zakoćenju.Tranzistor ulazi u zasičenje
ako mu se oba PN spoja direktno polarišu. U takvom slućaju se može smatrati
da su padovi napona na PN spojevima približno konstantne vrednosti a struje
su određene spoljašnjim elementima. Jedino mora važiti nejednakost Ic<bIB.
Ako se tranzistor naizmenićno nalazi u zasičenju i zakoćenju i ćini brze
prelaze preko aktivnog režima, govorimo o prekidaćkom režimu. U prekidaćkom
režimu rade tranzistori u digitalnoj tehnici i u energetskoj elektronici.
Inverzni aktivni režim nastupa ako, u odnosu na aktivni režim, emitor
i kolektor zamene
mesta. Ovakva kombinacija se retko primenjuje.Granice oblasti sigurnog
rada daju se preko takozvanog SOAR dijagrama (safe operating area . oblast
sigurnog rada). Pored osa Ic i VcE navedena oblast je omeđena maksimalnom
strujom kolektora (IcM), probojnim naponom BVcE (eventualno BVcB), maksimalnom
snagom gubitaka i sekundarnim probojem.
Smisao maksimalnih struja i napona je slićan kao kod dioda. Snaga gubitaka
je limitirana pregrevanjem poluprovodnićke ploćice. Hlađenjem kučišta
tranzistora dozvoljena snaga gubitaka se može povečati.
Sekundarni proboj je složena pojava koja u prekidaćkom režimu dovodi do
stradanja tranzistora. Suština je u tome da u momentu iskljućivanja nastaje
velika gustina struje u baznoj oblasti koja je daleko od izvoda baze odnosno
pri ukljućivanju struja se skoncentriše oko baznog priključka. U oba slučaja
tranzistor gubi kontrolu i od lokalnog pregrevanja propadne (pukne ili
se istopi poluprovodnićka ploćica).

Granice oblasti sigurnog rada bipolarnog tranzistora (SOAR): I. maksimalna
struja, II. maksimalni napon, III. maksimalna snaga, IV. sekundarni probo

Tranzistorska kučišta: a) kučište SOT-23 za površinsku montažu, b) TO-92,
c) TO-126, d) TO-220, e) TO-247, f) TO-3, g) tranzistorski modul velike
snage

Testiranje ispravnosti digitalnim multimetrom :(a) direktno polarisan
emitor-bazni spoj; (b) inverzno polarisan emitor-bazni spoj;(c) direktno
polarisan kolektor-bazni spoj; (d) inverzno polarisan kolektor-bazni spoj.
2.2. MOS tranzistori. MOS (Metal-Oxide-Semicoductor)
tranzistori spadaju u grupu tranzistora sa efektom polja, takozvane FET
(Field-Effect Transistor), tako da se mogu sresti i pod nazivom MOSFET.
Zanimljivo je da je princip rada tranzistora sa efektom polja predložen
još 1932. godine, ali je prve zamisli o izradi ovih tranzistora bilo moguće
ostvariti tek kada se ovladalo planarnom tehnologijom.Tek 1960. godine
je proizveden prvi silicijumski MOS tranzistor korišćenjem procesa termičke
oksidacije. Nakon toga MOS tranzistor je postao osnovna komponenta integrisanih
kola vrlo visoke gustine pakovanja, kao i procesora i memorija.

Struktura MOS tranzistora
Substrat MOSFETa može biti ( kao na slici) ili n-tipa, dok su oblasti
ispod drejna i sorsa od poluprovodnika suprotnog tipa. Struja kroz uređaj
protiče od sorsa ka drejnu ( u ovom slučaju elektroni) i tom prilikom
se kontroliše naponom na gejtu. Oblast drejna je inverzno polarisana.
Kada su nosioci u kanalu elektroni reč je o n-kanalnom MOSFETU, a kada
su šupljine o p-kanalnom.
Vrste tranzistora

n-kanalni MOS tranzistor pre (a) i posle (b) uspostavljanja (indukovanja)
kanala

p-kanalni MOS tranzistor pre (a) i posle (b) uspostavljanja (indukovanja)
kanala.
Kanal može biti ugrađen (na primer difuzijom ili implantacijom primesa)
ili, indukovan. Kod MOS tranzistora sa indukovanim kanalom, kanal se formira
električnim poljem koje nastaje usled primene odgovarajućeg napona na
gejtu.
MOS tranzistor je osnovna komponenta integrisanih kola (Ic) vrlo visoke
gustine pakovanja.
U praktičnim izvođenjima danas dominiraju cMOS Ic. cMOS kao osnovnu jedinicu
imaju komplementarni par sastavljen od po jednog n- kanalnog i p-kanalnog
MOS tranzistora.

Označavanje MOS tranzistora u električnim šemama
Reference
[1] Stojan, R., „Elektronske Komponente”, Elektronski Fakultet Niš, 2011,
Srbija.
[2] Rifat,R., Slobodan, P., Peđa, M., „Zbirka iz Elektronskih komponenata“,
Elektronski Fakultet Beograd, 2012, Srbija, ISBN 978-86-7225-051-0.
[3] Nandor, B., „Osnovi Elektronike“, Viša tehnička škola, Subotica, 2001.
[4] Dejan, G.,„ Tranzistori sa efektom polja“, Elektrotehnički Fakultet
Beograd, 2211, Srbija.
[5] Allen, P.E., and Holberg, „Pasiv circuit design“, Oxford University
Press, 2002,
[6] http://sr.wikipedia.org/wiki/elektronske
PROČITAJ
/ PREUZMI I DRUGE SEMINARSKE RADOVE IZ OBLASTI:
|
|
preuzmi
seminarski rad u wordu » » »
Besplatni
Seminarski Radovi
|
|