Polovodičové diody, usměrňovače a elektrotechnické základy

Sada 30 výukových flashcards zaměřených na terminologii polovodičových diod, usměrňovačů, tyristorů, značení silových kabelů a zásady BOZP.

Dioda

Elektrotechnická součástka se dvěma elektrodami (anodou a katodou), která vykazuje velmi odlišný tvar voltampérové charakteristiky v závislosti na polaritě přiloženého napětí a propouští proud převážně v jednom směru.

Schematická značka usměrňovací diody

Značka dvoupólové polovodičové součástky, kde trojúhelník symbolizuje propustný směr toku proudu od anody ke katodě.

Propustný směr diody

Stav, kdy je anoda připojena ke kladnějšímu potenciálu než katoda; po překročení prahového napětí začne proud se zvyšujícím se napětím prudce růst a dioda klade jen malý odpor.

Závěrný směr diody

Stav, kdy je na anodě zápornější napětí než na katodě; dioda je téměř nevodivá a protéká jí pouze zanedbatelný proud v řádu mikroampér až do dosažení závěrného napětí.

Prahové napětí ($U_P$)

Velikost napětí v propustném směru (u běžné křemíkové usměrňovací diody cca $0{,}6\,\text{V}$), při jejímž překročení začíná diodou prudce protékat propustný proud $I_F$.

Napětí zlomu ($U_{BR}$)

Hodnota závěrného napětí, při jejímž překročení začne závěrný proud prudce růst a dochází k průrazu a případné nevratné destrukci diody.

Usměrňovací dioda

Dioda určená k usměrňování střídavého napětí na stejnosměrné, jejíž klíčové parametry doporučené výrobcem jsou pracovní závěrné napětí a přípustný pracovní proud v propustném směru.

Jednocestný usměrňovač

Nejjednodušší zapojení usměrňovače, které obsahuje v sérii se zátěží jednu diodu a propouští pouze kladné půlvlny střídavého vstupního napětí.

Dvoucestný usměrňovač

Usměrňovač propouštějící obě půlvlny vstupního střídavého napětí, realizovatelný např. dvěma diodami zapojenými na transformátor s dvojitým sekundárním vinutím.

Graetzův můstek

Můstkový usměrňovač ze čtyř diod, který převrací zápornou půlvlnu střídavého napětí do kladné polarity, čímž vytváří pulzní napětí o dvojnásobné síťové frekvenci ($100\,\text{Hz}$).

Karol Franciszek Pollak

Polský elektrotechnik a vynálezce s českými kořeny, přezdívaný „polský Edison“, který si v letech 1895–1896 patentoval můstkový usměrňovač a roku 1896 vynalezl elektrolytický kondenzátor.

Zenerova dioda

Referenční polovodičová dioda s PN přechodem konstruovaná pro provoz v závěrném směru, ve kterém snese opakovaný vratný průraz a slouží ke stabilizaci elektrického napětí.

Schematická značka Zenerovy diody

Značka polovodičové diody doplněná o zalomenou čárku na katodě, označující referenční a stabilizační součástku.

Zenerovo napětí ($U_Z$)

Pracovní napětí v závěrném směru (typicky v rozsahu od $3\,\text{V}$ do $50\,\text{V}$), při kterém nastává vratný průraz a napětí na diodě zůstává téměř neměnné i při změnách proudu.

Clarence Melvin Zener

Americký fyzik, který v roce 1934 teoreticky objasnil chování pevných látek při vysoké intenzitě elektrického pole (Zenerův efekt), využitý společností Bell Labs při vývoji Zenerovy diody.

Diak (DIAC)

Nelineární spínací součástka pro střídavý proud se třemi vrstvami (NPN nebo PNP), dvěma vývody a symetrickou VA charakteristikou, spínající při překročení napětí $U_{B0}$ (cca od $20\,\text{V}$ do $40\,\text{V}$).

Tyristor

Čtyřvrstvá polovodičová součástka (struktury PNPN) se třemi elektrodami (anoda, katoda, řídicí elektroda Gate), sloužící k řízenému spínání elektrického proudu v propustném směru.

Schematická značka tyristoru

Symbol tvořený diodovou značkou s vyvedenou třetí řídicí elektrodou $G$ (Gate).

Přídržný proud ($I_h$)

Minimální hodnota anodového proudu nutná k udržení tyristoru v sepnutém stavu po odeznění spínacího impulzu do elektrody Gate.

LED (Light-Emitting Diode)

Světlo emitující polovodičová součástka s přechodem PN, vyzařující světlo, infračervené nebo ultrafialové záření při úbytku napětí v propustném směru od $1{,}5\,\text{V}$ do $4{,}0\,\text{V}$.

Schematická značka LED

Značka polovodičové diody se dvěma šipkami směřujícími ven, symbolizujícími vyzařované světlo.

Schottkyho dioda

Polovodičová dioda využívající usměrňovací účinek styku kovu a polovodiče, na jejímž vedení se podílí pouze majoritní nosiče, vyznačující se velmi malým úbytkem v propustném směru ($0{,}3\,\text{V}$) a vysokou rychlostí.

Schematická značka Schottkyho diody

Symbol diody se zalomenou čárou katody do tvaru písmene S, představující usměrňovací přechod kov-polovodič.

Fotodioda

Plošná polovodičová dioda upravená pro dopad světla na PN přechod, která v odporovém režimu (ve III. kvadrantu) prudce zvyšuje závěrný proud úměrně osvětlení.

Schematická značka fotodiody

Symbol diody se dvěma šipkami mířícími k přechodu, které znázorňují dopadající světelné záření.

Tunelová dioda (Esakiho dioda)

Vysoce dotovaná dioda využívající kvantový tunelový jev v propustném směru PN přechodu, vykazující na své VA charakteristice oblast záporného dynamického odporu.

Varikap (varaktor)

Kapacitní dioda provozovaná v závěrném směru jako napětím řízený kondenzátor, využívající závislost kapacity hradlové vrstvy PN přechodu na přiloženém závěrném napětí.

Hrotová dioda

Polovodičový prvek s velmi malou plochou přechodu a minimální parazitní kapacitou, historicky využívaný v krystalkách a schopný usměrňovat frekvence v řádu až gigahertzů ($\text{GHz}$).

Kabel CYKY-J

Silový kabel podle ČSN 34 7409 s měděným jádrem (C), PVC izolací žil (Y), pláštěm pro pevné uložení (K) z PVC (Y) a se zelenožlutým ochranným vodičem (J).

Státní úřad inspekce práce (SÚIP)

Správní úřad České republiky se sídlem v Opavě podřízený MPSV, jehož hlavní náplní je kontrola dodržování povinností vyplývajících z pracovněprávních předpisů a předpisů BOZP.