Elektronik / halvledare Sedan tidigare… Industrial Electrical Engineering and Automation Passiva komponenter • Resistans • Kapacitans – Spänning motsvarar energi • Induktans – Ström motsvarar energi Industrial Electrical Engineering and Automation Halvledare • Varken ledare eller isolator • Kisel är en isolator men blir halvledande mha dopning • PN-övergång N P Mystiskt, men vi klarar oss nog ändå… Industrial Electrical Engineering and Automation Diod • Fungerar som ”backventil” för strömmen, leder bara i framriktningen • Ej styrbar, spänningen avgör om den leder / spärrar ideal karaktäristik Industrial Electrical Engineering and Automation Industrial Electrical Engineering and Automation Diod Framspänningsfall ≈ 0.7V → Värmeförluster Likriktardiod Halvvågslikriktare Likriktardiod Industrial Electrical Engineering and Automation Helvågslikriktare Likriktardiod Industrial Electrical Engineering and Automation Helvågslikriktare, med filtrering Kondensatorn filtrerar spänningen Industrial Electrical Engineering and Automation Lysdiod • Samma som en ”vanlig” diod • Fungerar även tvärt om – Fotodiod – Solcell • Ex U = 12 V IF = 20 mA UF = 2.1V Beräkna R Industrial Electrical Engineering and Automation Zenerdiod • Överspänningsskydd • Spänningsreferens • Ex U = 12 V UZ = 5.6 V PZ = 1.3 W Beräkna R Tyristor Industrial Electrical Engineering and Automation • ”Diod” med – Styrbar tändning – Ej styrbar släckning • Används i tex dimmer Industrial Electrical Engineering and Automation Transistor • Styrbar, en stor ström kan styras med en liten ström eller spänning • Linjär förstärkare, ”variabel resistans” • Till / från, ”strömbrytare utan rörliga delar” Industrial Electrical Engineering and Automation Bipolär transistor • Strömstyrd, basströmmen styr kollektorströmmen • Strömförstärkningsfaktor hFE I C = I B ⋅ hFE I E = I B + IC kollektor bas emitter Bipolär transistor IB5 IB4 IB3 Ideal ”TILL” Industrial Electrical Engineering and Automation karaktäristik IB2 IB1 Ideal ”FRÅN” UBE ≈ 0.6 - 0.7 V Industrial Electrical Engineering and Automation Industrial Electrical Engineering and Automation Bipolär transistor NPN Bipolär transistor PNP Bipolär transistor Industrial Electrical Engineering and Automation Exempel • Tre högeffekt lysdioder ska styras från en dator – IF = 350 mA – Ud = 3.4 V • Datorn lägger ut 0 eller 5 V, max 10 mA. Hög signal från datorn ska tända dioderna. • En transistor med följande data ska användas – Usat = 0.2 V – UBE = 0.6 V – hFE = 150 • Tillgänglig matningsspänning är 15 V • Rita kopplingsschema och beräkna alla ingående komponenter Industrial Electrical Engineering and Automation Fälteffekttransistor • Spänningsstyrd • Används till till/från styrning • MOSFET • IGBT Kombination av bipolär och fälteffekt transistor Används vid större effekter Transistorer Industrial Electrical Engineering and Automation i verkligheten Industrial Electrical Engineering and Automation Kraftelektronik • Man vill höja verkningsgraden! • Inte så mycket av miljöhänsyn • Snarare för att minska värmen man måste kyla bort! Sammanfattning Industrial Electrical Engineering and Automation Diod U1 < U F ≈ 0.7V U1 > U F ≈ 0.7V Spärrar: I = 0 Leder: U d ≈ 0.7V UR = R⋅ I = 0 U R = U1 − U d U d = U1 U = R⋅I I= UR R gäller inte för dioden! Sammanfattning Industrial Electrical Engineering and Automation Transistor Strypt: U1 < U BE IB = 0 IC = 0 U RC = RC ⋅ I C = 0 U CE = U 2 Linjär: U BE ≈ 0.7V U − U BE IB = 1 RB I C = I B ⋅ hFE U RC = RC ⋅ I C U CE = U 2 − U RC Bottnad: U BE ≈ 0.7V U CE = U sat ≈ 0.2V U − U sat IC = 2 RC I U − U BE I B min = C = 1 hFE Rmax