Dispozitive Semiconductoare de Putere

1 Dioda Semiconductoare

O jonctiune „pn” prevazuta la capete cu contacte metalice si introdusa intr-o capsula metalica sau de PVC pentru a fi protejata de mediul exterior se numeste dioda. Regiunea p se numeste ANOD si regiunea n se numest KATOD.

O dioda semicondutoare pote fi polarizata direct, rezistenta jonctiunii find foarte mica, respectiv curentul prin dioda este limitat de elementele de circuit exterioare.

O dioda polarizata inversprezinta o rezistenta a jonctiuniimare, curentul prin ia este blocat. Dioda nu conduce din punct de vedere electric, intreaga tensiune de alimentare a diodei regasinduse la bornele acesteia.

Datorita cestei comportari dioda poate fi folosita in circuitele de redresare (transformarea curentului alternativ in curent continuu pulsatoriu sau filtrat).

In functie de structura jonctiunii, materialului de baza si posibilitatilor de utilizare, diodele semiconductoare se imtalnesc intr-o foarte mare varietate de tipuri, astfel ca pentru anumite functiuni au simboluti grafice specifice.

La toate diodele triunghiul simbolului reprezinta cristalul de tip p, numit anod(prin anologie cu electrodul echivalent functiilor din dioda cu vid), iar bara reprezinta cristalul de tip n, numit catod, prin aceias analogie cu tubul electronic.

O dioda este scoasa din uz cand prezinta fie rezistenta mica in ambele sensuri ( este scurtcircuitata), fie rezistenta de valuare mare in ambele sensuri (cand este intrerupta).

2 Tipuri de diode semiconductoare :

1. diode redresoare : asigura in cazul lagarii la o sursa de curent alternativ, trecerea curentului intr-un singur sens, deci obtinerea nui curent pulsatoriu unidirectional care, filtrat caracteristicilor, devine curent continu.

2.diode de detectie : sunt diode cu contact punctiform (suprafata jonctiunii are circa 10-10 m2), avand o capacitate proprie de circa 1pF. Ele se utilizeaza in principal la demodularea undelor radio, cu fregvente mari si foarte mari(f>100kHz).

3.dioda stabilizatoare : numite si diode Zener, au proprietatea de a nu se distruge in zona de strapungere, cand mentin tensiunea la borne practic constanta, in timp ce curentul invers prin diode are variatii importante. Pentru limitarea curentului invers la o valuare nepericuloasa. In serie cu dioda se monteaza totdeauna un rezistor de o anumita valuare.

4.dioda varicap : au proprietetea de a prezenta o capacitate variabila intre jonctiuni, atunci cand sunt polarizare invers cu tensiuni de ordinul zecilor de volti. Valuarea capacitatii find de ordinul zecilor de picoF, ele se utilizeaza in special ca elemente de acord, fara piese in miscare, ale circuitelor acordate la fregvente mai mari de 10 Hz.

5.fotodiode : au in carcasa o portiune de cativa mm2 prin care un fascicul de lumina poate ajunge in zona jonctiunii, ale carui regiuni p si n sunt impurificate astfel in cat sa genereze un curent prin circuit, in cazul polarizarii inverse. Curentul invers este proportional cu intensitatea fascicolului luminos, ceea ce permite utilizarea fotodiodelor in aparatura de masura a luminii, la realizarea traductoarelor utilizate in automatizari (bariere luminoase) etc. In functie de materialul jonctiunilor, fotodiodele sunt sensibile la radiatii inflorosii, rosii, galbene, verzi, violete si ultraviolete.

6.fotoelemetele : au o suprafata mult mai mare a jonctiunii si a suprafetei transparente a capsulei (chiar cativa cm2) decat fotoriodele. In momentul iluminarii, zona jonctiunii incepe sa fie traversata de purtatori, iar daca intre terminale este montat un rezistor, prin acesta incepe sa circule un curent, la borne asigurandu-se o tensiune de ordinul zecilor de volti.

Prin urmare, fotoelementele sunt surse de energie electrica, a carei valori (mica) este proporetionala cu energia luminoasa ce cade pe jonctiune. Astfel permite utilizarea

fotoelementelor in aparatura de masura a luminii, la transformarea directa a energiei solare in energie electrica si in alte circuite de automatizare, sensibile la lumina.

7.diodele luminescente (LED-uri) : sunt diode la care in zona jonctiunii se produc radiatii inflarosii sau luminoase cind dioda, polarizeaza in sens direct, este strabatut de un curent de cativa mA. In figura 4, sunt prezentate cateva variante constructive de diode luminoase : simple (figura 4, a), cand se folosesc cu succes la locul becurilor indicatoare, avand culorile de rosu, galben, portocaliu siverde, grupate cate 7 sau 8 si formand elemente de 7 segmente (figura 4, b), utilizate in toate cazurile unde se cer afisaje numerice, avind de regula culoare rosie. Pentru calculatooare, ceasuri, aparate de masura numerice cu mai multe cifre se utilizeaza ansambluri de 7 segmente, a caror comande de „aprinderese” da codificat (figura 4, c).

Pentru limitarea curentului se strabate un LED, se prevede in serie cu el un rezistor ce limiteaza currentul la valuarea initiala in catalog. Pentru a functiona in curent alternariv, deoarece strapungerea unui LED are loc la o valuare mica, se monteaza in paralel cu el o dioda uzuala, pentru conductia celeilalte alternante ; in acest caz iluminarea obtinuta are un puternic caracter stroboscopic.

Capsula LED-urilor simple (figura 4, a) poate fi cilindrica, cubica, prismatica, semisferica, avand suprafata emisa luminoasa sub forma de cerc, dreptunghi, triunghi, patrat, ce poate fi mata sau transparenta. Daca in aceias capsula se introduc, cu conectare antiparalel, doua jonctiuni emisive, de culori diferite, se optin LED-uri bicolore, ce la polarizare directa emit, de exemplu, rosu, iar la polarizarea inversa, emit verde ; un astfel de LED, alimentat in curent alternativ cu fregventa ridicata, emite succesiv lumina rosie si lumina verde, iar senzatia asupra ochiului este de galben sau portocaliu. Astfel de LED-uri se utilizeaza la constructia panourilor luminoase informationale, cand panoul apare in patru culori : rosu cand alimentarea este directa in curent continuu, verde la alimentarea cu polaritate inversa, galben la alimentarea in curent alternativ si negru la taierea alimentarii.