Diody specjalne

Diody LED RGB | Inteligentne diody WS2812 | #65 [Arduino] (Lipiec 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Diody specjalne

Dyskretne urządzenia półprzewodnikowe i obwody


Pytanie 1

Nie siedź tam! Zbuduj coś !!

Nauka matematycznego analizowania obwodów wymaga dużo nauki i praktyki. Zazwyczaj uczniowie ćwiczą poprzez pracę z wieloma problemami i sprawdzanie swoich odpowiedzi w porównaniu z tymi dostarczonymi przez podręcznik lub instruktora. Chociaż jest to dobre, istnieje o wiele lepszy sposób.

Dowiesz się o wiele więcej, budując i analizując rzeczywiste obwody, pozwalając swojemu sprzętowi testowemu dostarczać änswers "zamiast książki lub innej osoby. Aby odnieść sukces w budowaniu obwodów, wykonaj następujące kroki:

  1. Dokładnie zmierz i zanotuj wszystkie wartości składowe przed budową obwodu, wybierając wartości rezystorów wystarczająco wysokie, aby uszkodzić jakiekolwiek aktywne komponenty, które są mało prawdopodobne.
  2. Narysuj schemat obwodu, który będzie analizowany.
  3. Ostrożnie zbuduj ten obwód na płytce protezowej lub innym dogodnym podłożu.
  4. Sprawdź dokładność konstrukcji obwodu, po każdym przewodzie do każdego punktu połączenia i sprawdzaj te elementy jeden po drugim na schemacie.
  5. Matematycznie przeanalizuj obwód, rozwiązując wszystkie wartości napięcia i prądu.
  6. Dokładnie zmierz wszystkie napięcia i prądy, aby zweryfikować dokładność analizy.
  7. Jeśli wystąpią jakiekolwiek istotne błędy (większe niż kilka procent), dokładnie sprawdź konstrukcję obwodu względem diagramu, a następnie dokładnie oblicz ponownie wartości i ponownie zmierz pomiar.

Kiedy uczniowie najpierw zapoznają się z urządzeniami półprzewodnikowymi i najprawdopodobniej ich uszkodzą poprzez niewłaściwe połączenia w swoich obwodach, polecam eksperymentować z dużymi komponentami o dużej mocy (diody prostownicze 1N4001, tranzystory mocy TO-220 lub TO-3) itp.), a zamiast tego korzysta się z zasilanych bateriami suchych ogniw. Zmniejsza to prawdopodobieństwo uszkodzenia podzespołów.

Jak zwykle, unikaj bardzo wysokich i bardzo niskich wartości rezystorów, aby uniknąć błędów pomiarowych spowodowanych przez "ładowanie" licznika (na wyższym końcu) i uniknąć wypalenia tranzystora (na niskim końcu). Polecam rezystory od 1 kΩ do 100 kΩ.

Jednym ze sposobów zaoszczędzenia czasu i zmniejszenia prawdopodobieństwa błędu jest rozpoczęcie od bardzo prostego obwodu i stopniowe dodawanie składników w celu zwiększenia jego złożoności po każdej analizie, zamiast budowania zupełnie nowego obwodu dla każdego problemu praktycznego. Inną techniką oszczędzającą czas jest ponowne użycie tych samych komponentów w różnych konfiguracjach obwodów. W ten sposób nie będziesz musiał zmierzyć wartości żadnego składnika więcej niż jeden raz.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Pozwól, by elektrony same udzieliły odpowiedzi na twoje własne "problemy praktyczne"!

Uwagi:

Z mojego doświadczenia wynika, że ​​studenci potrzebują wielu ćwiczeń z analizą obwodów, aby stać się biegły. W tym celu instruktorzy zwykle zapewniają swoim uczniom wiele problemów związanych z praktyką i udzielają odpowiedzi uczniom, którzy mogą sprawdzić swoją pracę. Takie podejście sprawia, że ​​uczniowie biegle posługują się teorią obwodów, ale nie potrafią ich w pełni wykształcić.

Uczniowie nie potrzebują jedynie praktyki matematycznej. Potrzebują także prawdziwych, praktycznych ćwiczeń w budowaniu obwodów i korzystaniu z urządzeń testowych. Sugeruję następujące alternatywne podejście: uczniowie powinni budować własne "problemy praktyczne" z rzeczywistymi komponentami i próbować matematycznie przewidywać różne wartości napięcia i prądu. W ten sposób teoria matematyczna "ożywa", a uczniowie zyskują praktyczną biegłość, której nie zyskaliby jedynie przez rozwiązywanie równań.

Innym powodem zastosowania tej metody jest nauczenie studentów metody naukowej : proces testowania hipotezy (w tym przypadku matematycznych przewidywań) poprzez przeprowadzenie prawdziwego eksperymentu. Uczniowie będą również rozwijać prawdziwe umiejętności rozwiązywania problemów, ponieważ czasami popełniają błędy konstrukcyjne obwodu.

Spędź kilka chwil ze swoją klasą, aby zapoznać się z niektórymi "zasadami" budowania obwodów przed ich rozpoczęciem. Porozmawiaj o tych problemach ze swoimi uczniami w taki sam sposób, w jaki zwykle omawiasz pytania z arkusza roboczego, zamiast po prostu mówić im, czego powinni i czego nie powinni robić. Nigdy nie przestaje mnie dziwić, jak słabo studenci chwytają instrukcje, gdy są prezentowane w typowym wykładzie (monolog instruktorski)!

Uwaga dla instruktorów, którzy mogą narzekać na "zmarnowany" czas wymagany do tego, aby uczniowie zbudowali rzeczywiste obwody zamiast tylko matematycznej analizy obwodów teoretycznych:

Jaki jest cel studentów, którzy biorą udział w kursie "itemsheetpanel panel-default" itemscope>

pytanie 2

Charakterystyczna barwna poświata od wyładowczego światła elektrycznego jest wynikiem energii emitowanej przez elektrony w atomach gazu, gdy spadają one z stanów "wzbudzonych" wysokiego poziomu z powrotem do ich stanów naturalnych ("gruntowych"). Jako ogólna zasada zachowań elektronów, muszą one absorbować energię z zewnętrznego źródła, aby przejść na wyższy poziom i uwalniają tę energię po powrocie do pierwotnego poziomu.

Biorąc pod uwagę istnienie tego zjawiska, jakie podejrzenia mogą się pojawić w złączu PN, ponieważ przewodzi on prąd elektryczny?

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Złącza PN emitują energię o charakterystycznej długości fali podczas przewodzenia prądu. W przypadku niektórych typów połączeń PN, długości fal znajdują się w widzialnym zakresie światła.

Pytanie uzupełniające: z jakiej praktycznej aplikacji możesz wymyślić to zjawisko?

Uwagi:

Praktyczne zastosowanie tego zjawiska powinno być oczywiste i jest bardzo powszechne w nowoczesnym sprzęcie elektronicznym. Porozmawiaj ze swoimi uczniami o efektywności energetycznej tej emisji światła w porównaniu z żarówką.

pytanie 3

Wyjaśnij zasadę działania ogniwa fotowoltaicznego, inaczej zwanego "ogniwem słonecznym". Co dzieje się w tych urządzeniach, aby zamienić światło słoneczne bezpośrednio w elektryczność?

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Energia fotonów (lekkich "cząstek") uderzających w złącze półprzewodnikowe PN tworzy pary elektron-dziura, które następnie poruszają się w kierunku, w którym pole elektryczne obszaru zubożenia popycha je.

Pytanie dotyczące wyzwania: jakie znaczenie ma przerwa między pasmem złącza PN a wydajnością ogniwa?

Uwagi:

Istnieje sporo szczegółów, które można dodać do konta podanego w odpowiedzi. Poproś uczniów o dostarczenie niektórych z tych szczegółów! Jest wiele zasobów do nauki działania ogniw fotowoltaicznych, więc Twoi uczniowie nie powinni mieć problemów ze znalezieniem informacji we własnym zakresie.

Pytanie 4

Nieprzewodzący obszar wyczerpania złącza PN tworzy pasożytniczą pojemność między regionem półprzewodnikowym P i N. Czy zwiększanie lub zmniejszanie pojemności jako większe napięcie polaryzacji wstecznej jest stosowane do złącza PN? Wyjaśnij swoją odpowiedź.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Pojemność złącza zmniejszy się wraz ze wzrostem napięcia wstecznego polaryzacji w złączu.

Pytanie dotyczące wyzwania: czy możesz wymyślić jakieś praktyczne zastosowania dla tego efektu zmiennej pojemności?

Uwagi:

To pytanie jest dobrym przeglądem teorii kondensatorów, a także okazją do wprowadzenia specjalnego rodzaju diody: varactor .

Pytanie 5

Wyjaśnij, czym jest dioda Schottky'ego i jak różni się ona konstrukcją i funkcją od zwykłej półprzewodnikowej diody PN.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Dioda Schottky'ego, inaczej znana jako gorąca dioda nośna, jest utworzona przez połączenie metalu i materiału półprzewodnikowego typu N. Diody te charakteryzują się mniejszym spadkiem napięcia do przodu, szybszym czasem powrotu do tyłu, większym prądem upływu wstecznego i mniejszym napięciem wstecznym niż zwykłe diody PN.

Uwagi:

Zapytaj uczniów, czy zdarzyło im się znaleźć jakiekolwiek arkusze danych na temat diod Schottky'ego i czy mają parametry do porównania z typowymi diodami prostowniczymi PN, takimi jak seria 1N400x.

Pytanie 6

Narysuj schematyczny symbol diody Schottky'ego i podaj przykłady typowych dla niej aplikacji.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Pozwolę ci zbadać niektóre z typowych zastosowań diod Schottky'ego.

Uwagi:

Poproś uczniów, aby wyjaśnili, dlaczego aplikacje diod Schottky'ego dobrze pasują do unikalnych możliwości tych diod. Co jest takiego w typowych aplikacjach, które korzystają z szybkich czasów powrotu do tyłu tych diod i / lub spadku napięcia z przodu o niskim napięciu "panel panelu roboczego? Domyślnie" itemscope>

Pytanie 7

Istnieje specjalny rodzaj diody zwany varactor, który służy do tworzenia pojemności zależnej od napięcia. Ta funkcja jest często używana w elektronicznych obwodach radiowych:

Napięciowa pojemność tej diody jest podana w następującym równaniu:

C j = C o



2V + 1

Gdzie,

C J = Pojemność złącza

C o = Pojemność złącza przy braku przyłożonego napięcia

V = przyłożone napięcie na połączeniu zwrotnym

W oparciu o to równanie, czy powiedziałbyś, że pojemność jest bezpośrednio lub odwrotnie zależna od zastosowanego napięcia wstecznego polaryzacji diody Varactor "# 7"> Odsłoń odpowiedź Ukryj odpowiedź

Cj jest odwrotnie związane z V dla diody Varactor.

Pytanie uzupełniające: zastąp równanie pojemności diody LED w standardowym równaniu częstotliwości rezonansowej, aby uzyskać jedno równanie rozwiązujące dla częstotliwości w zakresie L i napięcia diody V.

Uwagi:

To pytanie wzmacnia rozumienie przez studentów matematycznych terminów bezpośrednich i odwrotnych, a także przegląd podstawowych teorii połączeń PN i teorii kondensatorów.

Pytanie 8

Jaki rodzaj diody zawsze jest zapakowany w przezroczystą szklaną lub plastikową obudowę (w przeciwieństwie do nieprzezroczystego plastikowego korpusu)? Wyjaśnij, w jaki sposób wygląd elementu jest pomocny w określeniu jego tożsamości.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

To paskudne, podchwytliwe pytanie! Fizyczny wygląd dowolnego elementu półprzewodnikowego jest słabym wskaźnikiem jego tożsamości. Wiele małych diod Zenera jest pakowanych w przezroczyste korpusy, ale nie oznacza to, że wszystkie przezroczyste diody są zenerami, ani że wszystkie zenery znajdują się w przezroczystych opakowaniach! Numer części diody jest jedynym wiarygodnym wskaźnikiem jej tożsamości.

Pytanie uzupełniające: rozmiar fizyczny komponentu często wskazuje na parametr wydajności?

Uwagi:

Zwykle nie zadaję pytań "podstępnych", takich jak ten, ale czasami działają naprawdę dobrze, aby uzyskać punkt odniesienia.

  • ← Poprzedni arkusz roboczy

  • Indeks arkusza roboczego

  • Następny arkusz roboczy →