ELEKTRONIKA Početak 19.st.-struje u metalima i elektrolitima Krajem 19.st.-staklena cijev s elektrodama-katodom i anodom(uz niski tlak i visoki napon) 1870.g. Heinrich Geissler-svjetleće cijevi-ovisno o vrsti i tlaku plina

Pri vrlo niskom tlaku nestaje svjetlost, ali se pojavljuju nekakve “nevidljive zrake” iz katode 1858.g. Julius Plücker-”katodne zrake” 1897.g. J.J. Thomson-elektroni 1895.g. Ozračivanjem kovina s katodnim zrakama-pojavljuje se nekakvo prodorno zračenje-Röntgen ga naziva “x-zrakama”

1904.g. J.A.Fleming-elektronska cijev-”dioda” 1906/7.g. L. De Forest postavlja i treću, rešetkastu elektrodu-”trioda”

Katodna cijev

1947. g. Shockley, Bardeen i Brattain izumili tranzistor (1956 1947.g. Shockley, Bardeen i Brattain izumili tranzistor (1956.Nobelova nagrada)

Elektronički uređaji Obrađuju ulazne informacije ili su izvori informacija U medicini je izvor informacija ljudsko tijelo (temp., tlak, puls, zvuk...), koje se pretvaraju u električni oblik Postupci obrađivanja informacija: pojačavanje, uspoređivanje, mjerenje, memoriranje, odašiljanje na daljinu

Elektronički elementi Osnovni sastavni dijelovi elektroničkih uređaja Dijele se na pasivne (otpornik, zavojnica, kondenzator), aktivne (elektronske cijevi i poluvodički elementi) i pomoćne (žice, izolatori, sklopke...)

Promjena impedancije otpornika, u ovisnosti o frekvenciji

Sklopovi pasivnih elemenata Transformator-slog primarne i sekundarne zavojnice

Idealni transformator-nema gubitka snage tj Idealni transformator-nema gubitka snage tj. P1=P2, u stvarnosti su gubici 10-20% Omjeri broja zavoja i napona, struje i impedancije:

Sklopovi s vremenskom stalnicom Kako bi se kondenzator punio vrlo dugo, definira se vrijeme T=RC za koje se kondenzator napuni na vrijednost 0,63 U0 T je vremenska stalnica (konstanta) sklopa

Kako bi se kondenzator vrlo dugo praznio traži se neko kraće vrijeme pražnjenje, a to je upravo T Za to vrijeme napon se smanji na vrijednost 0,37 U0

Promjena oblika signala pomoću CR sklopa

Promjena oblika signala pomoću RC sklopa

Titrajni krug-sklop zavojnice i kondenzatora, naziva se i LC-sklop Kako induktivni i kapacitivni otpor imaju suprotne učinke, njihov ukupni utjecaj pri određenoj frekvenciji se poništava To se računa izjednačavanjem otpora: RL=RC Iz toga slijedi da je:

Ova pojava iščezavanja jalovog otpora naziva se rezonancijom, a pripadajuća frekvencija rezonantnom frekvencijom titrajnog kruga Frekvencija se računa pomoću Thomsonove jednadžbe:

Serijski LC-sklop propušta struju rezonantne frekvencije, a predstavlja otpor za struje drugih frekvencija, i to veće što je veća razlika od rezonantne frekvencije Paralelni spoj prestavlja najveći otpor za struju rezonantne frekvencije Primjena ovih spojeva-odabiranje struja određene frekvencije iz niza struja različitih frekvencija

Dogovoreno je da su propuštene struje one kojima je jakost veća od 70% jakosti struje rezonantne frekvencije To se područje Δf naziva propusnim područjem titrajnog kruga

Karakteristična ili valna impedancija titrajnog kruga: Omjer prividnog i djelatnog otpora je dobrota (Q-faktor):

Kristalni poluvodiči Silicij i germanij-elementi četvrte skupine periodnog sustava-u vanjskoj ljusci imaju četiri elektrona Spajaju se kovalentnim vezama Čisti kristal nema slobodnih naboja-izolator Termičkim gibanjem mogu nastati šupljine ili slobodni elektroni, koji se međusobno rekombiniraju Kristal sa šupljinama i elektronima postaje vodič (ovisno o temperaturi)

-kristalu Si ili Ge se mogu namjerno dodavati nečistoće-donori (imaju višak elektrona) ili akceptori (imaju manjak elektrona) -kristal s donorima se naziva i N tip, kristal s akceptorima p tip kristal

Uz silicij i germanij postoje i kristali: galij-arasenid, indij-antimonid... Donori su najčešće: antimon, arsen, bizmut, fosfor, litij Akceptori: aluminij, bor, cink, indij, zlato

Kristalna dioda Nastaje doniranjem jednog kristala donorima i akceptorima U dodirnom sloju slobodni elektroni popunjavaju šupljine, pa u njemu nema slobodnih naboja - zaporni sloj

Strujno-naponska karakteristika diode

Zenerova dioda Struja naglo raste u zapornom sloju pri tzv. Zenerovom naponu Primjenjuje se kao element za održavanje napona na stalnoj vrijednosti

Tunelna ili Esakijeva dioda

Varikap dioda (kapacitivna dioda) Ponaša se kao promjenjivi kondenzator Sastoji se od dva sloja kristala odvojenih zapornim slojem kao izolatorom Mjenjanjem zapornog sloja mjenja se kapacitet kondenzatora

Fotodioda-osvjetljavanjem se stvaraju slobodni naboji Svjetleća (LED) dioda - pri prolazu struje odašilju svjetlo; koriste se kao signalna svjetla na el.uređajima ili su složene u obliku slova i brojeva Laserska dioda - odašilju uski snop koherentnog monokromatskog svjetla

Tranzistori Sastavljeni od poluvodičkog kristala Postoje dvije glavne vrste Unipolarni tranzistori Bipolarni tranzistori

Bipolarni tranzistor Sastoji se od tri različite dodirne zone Moguće PNP ili NPN

Prvi strujni krug (baza i emiter) spojen u propusnom smjeru pa u njemu teče struja baze Emiter i kolektor spojeni u drugom strujnom krugu, a kako je kolektor (P-tip) spojen na – pol, u krugu ne bi trebala teći struja Međutim, ako su istodobno uključena oba kruga i u drugom strujnom krugu poteče struja

Promjena bazne struje ΔIb znatno utječe na promjenu struje kolektora ΔIc Transfer resistor (prenešeni otpor)-TRANZISTOR Faktor strujnog pojačanja tranzistora u spoju sa zajedničkim emiterom:

Strujno naponska karakteristika

Unipolarni tranzistor (FET) Čini ga kristal jednog tipa (N ili P) Kristal je spojen elektrodama uvod (source) i Odvod (drain) Bočno je dotiran drugim tipom kristala zasun, vrata (gate)

Promjenom napona Ugs mijenja se debljina zapornog sloja tj Promjenom napona Ugs mijenja se debljina zapornog sloja tj. propusnost kanala

Strujano naponska karakteristika FET-a

Analogija između elektronske cijevi i FET-a

Integrirani sklopovi Eng. Integrated circuit (IC) Pojačala, mikroprocesori, memorije Danas se na jednom čipu nalaze cijeli elektronički sklopovi

Osnovni elektronički sklopovi Ispravljači i stabilizatori

Za punovalno ispravljanje potrebne dvije diode

Za punovalno ispravljanje služi i Graetzov spoj četiri diode Moguće je i udvostručivanje napona npr. Delon-Greinacherov ili Villardov spojem Postoji i sklop za izravnavanje pulsirajuće struje, sklop za stabiliziranje napona Zenerovom diodom itd…

Pojačala Sklopovi u kojima se električne veličine prevode u oblikom jednake veličine povećanih vrijednosti Moguće su razne kombinacije bipolarnog tranzistora i FET-a, koje imaju različita svojstva (pojačanje, ulazni i izlazni otpor, fazni pomak…)

Pojačalo se prikazuje četveropolom-sklop s dvije ulazne i dvije izlazne vrijednosti Opisuju ga ulazne i izlazne vrijednosti struje, napona, snage, otpora; omjer njihovih vrijednosti naziva se pojačanje

Operacijska pojačala -Integrirani sklopovi s nekoliko desetaka tranzistora -primjena u mjernoj i regulacijskoj tehnici