Zápisy do sešitu: El. náboj a síla Elektrické pole Práce v el. poli Rozložení náboje na vodiči Vodič v el. poli Izolant v el. poli Kapacita, kondenzátor El. proud Vodiče, polovodiče, nevodiče Prakt. práce: měření VA char. rezistoru Ohmův zákon Rezistor, reostat, potenciometr Spojování rezistorů Ohmův zákon pro celý obvod Kirchhoffovy zákony Vlastní polovodič Termistor Fotorezistor Dioda - pokusy Příměsový polovodič Princip diody Usměrňování diodou Graetzovo zapojení Praktické ovládání generátoru a osciloskopu Náhr. schéma diody Kondenzátor ve střídavém obvodu Kapacita diody VA char. diody a Zenerovy diody Zdvojovač napětí Televize a osciloskop Urychlování elektronů Vychylovací destičky Stacionární magnetické pole Magnetická síla (zač. a pokr.) Magn. poli přímého vodiče Mag. pole závitu a cívky Nabitá částice v mag. poli Shrnutí televize a osciloskopu Síla působící mezi dvěma vodiči Stejnosměrný elektromotor Magnetické vlastnosti materiálů Elektromagnet El. zvonek Elmag. relé Druhy elektromotorů Elmag. indukce - vznik ind. napětí Faradayův zák. elmag. ind. Magn. ind. tok Ind. proud Vířivé proudy Vl. indukce Zhášecí obvody cívek Rekuperační dioda Energie el. a mag. pole El. proud v plynech Jiskrový výboj Obloukový výboj Doutnavý výboj Koróna, katodové a kanálové záření LED Žárovka Bipolární tranzistor Unipolární tranzistor Operační zesilovač Práce a výkon Ef. hodnota proudu Regulace výkonu Tyristor Přenos rádiového signálu Amplitudová modulace Frekvenční modulace Sériový RLC obvod Fázorový diagram Elmag. oscilátor Výkon v RLC obvodu Amplitudová demodulace (krystalka) Frekvenční demodulace Rádiový přijímač Stereofonní vysílání Televize El. proud v kapalinách
21. hodina - pátek 28.11. 2003
Použití diody jako usměrňovače - elektrická rozvodná síť je střídavá, ale mnoho přístrojů potřebuje k napájení stejnosměrný proud (nabíječky, motory).
Nejjednodušší zapojení usměrňovače
Zviditelnění proudu osciloskopem
 |
 |
Proud teče obvodem po méně než polovinu periody. Dioda totiž nepropouští proud ani v propustném směru, dokud napětí na ni nedosáhne hodnoty difuzního napětí (aby intenzita vnějšího elektrického pole E převýšila intenzitu difuzního elektrického pole Ed (viz. zde)) - pro křemíkovou diodu cca. 0,6 V. I při nenulovém napětí na diodě menším než cca. 0,6 V je tedy proud diodou stále nulový.
Záleží při usměrňování střídavého proudu na jeho frekvenci?
Pokus - výsledky z osciloskopu
 frekvence 50 Hz |
 frekvence 5 kHz |
 frekvence 22 kHz |
Při frekvenci napětí 22 kHz je amplituda napětí v kladném směru stejná jako amplituda v záporném směru, i když tvar křivky je jiný. Jak je možné, že dioda neusměrňuje? To je váš DOMÁCÍ ÚKOL.
Jak usměrňovat střídavý proud lépe?
Usměrňování jednou diodou není příliš efektivní. Elektrický výkon závisí na proudu a na napětí => když obvodem s diodou po většinu periody neteče proud, je výkon malý.
Graetzovo zapojení - proud protéká spotřebičem v obou částech periody
obr. 12: Graetzovo zapojení
Při obou polaritách zdroje protéká spotřebičem (rezistor R) proud stále jedním směrem.
 |
 |
Průběh proudu 
Jak dosáhnout toho, aby proud byl konstantní a ne tepavý? Paralelně se zátěží se zařadí kondenzátor - čím větší je jeho kapacita, tím je proud stálejší
 |
 |
(Při zvětšujícím se proudu se kondenzátor nabíjí a při poklesu proudu se vybíjí jen pomalu => proud v čase kolísá jen nepatrně).
22. hodina - pondělí 1.12. 2003
Praktická práce s modrým generátorem GBF a s osciloskopem. Popis generátoru je zde, popis osciloskopu zde. A tady si můžete pohrát s virtuálním osciloskopem (stránky jsou francouzsky) nebo absolvovat kurs "s osciloskopem krok za krokem" (rovněž francouzsky). Tady je zase trochu jiný osciloskop (anglicky). Hezký interaktivní osciloskop se nachází i zde (celý kurs i s vysvětlením pojmů zde) - vše francouzsky.
23. hodina - čtvrtek 4.12. 2003
Doplňky k diodě
Proč dioda ve střídavém obvodu s vysokou frekvencí propouští proud v závěrném směru?
Ideální dioda je definována jako prvek, jehož odpor v
propustném směru je nulový a odpor v závěrném směru nekonečně velký.
Žádná dioda ale není ideální. Má nějaký odpor v propustném směru, takže
její náhradní schéma v propustném směru se kreslí takto: 
(dioda znázorněná schem. značkou je ideální).
Stejně tak nemá nekonečný odpor v závěrném směru, náhradní schéma
toto - 
- rezistor
paralelně připojený k diodě má velmi velký odpor.
PN přechod v závěrném směru připomíná deskový kondenzátor
- dvě desky a mezi nimi el. pole (a žádné volné částice s nábojem).
Dioda má jistou kapacitu. Náhradní schéma toto: 
.
Ve stejnosměrném obvodu s kondenzátorem proud obvodem trvale neprochází - dojde jen k nabití kondenzátoru, který zůstává nabit a dále proud obvodem neprochází.
U střídavého obvodu se kondenzátor rovněž nabije, pak se ale polarita zdroje změní a kondenzátor se napřed vybije a zase nabije opačně. Pak se polarita zdroje opět změní atd. Obvodem tak prochází střídavý proud. Kondenzátor ale představuje jakousi zátěž v obvodu. Má jistý "odpor" - kapacitance kondenzátoru XC. Je dána jako XC=1/w C (w = 2p f, kde f je frekvence střídavého proudu). Kapacitance je tím větší, čím menší je kapacita kondenzátoru a čím menší je frekvence proudu.
Dioda má kapacitní vlastnosti. Je-li frekvence proudu malá, je kapacitance
diody vysoká a proud v závěrném směru prakticky neprochází. Je-li
frekvence vysoká, je kapacitance malá a proud prochází i v závěrném směru
- ("dioda-kondenzátor" se nabíjí a vybíjí) (v náhradním schématu
se nabíjí a vybíjí kondenzátor).
Kondenzátorem prochází střídavý proud vysoké frekvence velmi dobře,
proto dioda neusměrňuje.
Ale co když potřebujeme usměrňovat vysoké frekvence?
Je třeba vzít diodu, která má velkou kapacitanci => malou kapacitu. V naší představě je dioda jako deskový
kondenzátor. Kapacita deskového kondenzátoru je C=e S/d,
kde e je permitivita prostředí mezi
deskami, S je plocha desek (plocha PN přechodu) a d je jejich vzdálenost (šířka
hradlové vrstvy). Permitivitu ani šířku přechodu při daném napětí
neovlivníme, musíme
tedy pro zmenšení kapacity zmenšit plochu přechodu.
Diody s malou plochou přechodu se nazývají hrotové diody - viz tento obrázek. Konstrukčně jsou řešeny jako kus polovodiče, na který je přitisknutý wolframový drátek. Přechod má tak velmi malou plochu a proto se používá pro usměrňování například vysokých radiových frekvencí.
Další problém! Malá plocha přechodu => velký odpor (R=r l/S) => přechod se průchodem většího proudu zahřívá a navíc svou malou plochou špatně odvádí teplo. Hrotovou diodu lze tedy používat pouze na malá napětí a proudy.
Plošná dioda vydrží podstatně víc. Má menší odpor a svou velkou plochou lépe odvádí teplo, takže jí může protékat větší proud.
Naštěstí se v technice neužívá současně vysokých frekvencí a vysokých proudů.
Platí:
hrotová dioda: použití pro malé proudy a vysoké frekvence
(detekce rádiových
signálů)
plošná dioda: použití pro velké proudy a nízké frekvence (např. v
lokomotivách).
spec. druh diody - schem. značka 
Do obvodu se zapojuje v závěrném směru. Zapojení - pokus
Výsledky pokusu: Po dosažení jistého napětí ( závěrné napětí) proud diodou vzrůstá, ale napětí
na diodě se už
prakticky nemění.
Elektron může PN přechod v závěrném směru překonat dvojím způsobem:
1. Tunelový jev - jelikož přechod je úzký, může elektron "protunelovat" na druhou stranu - projít potenciálovou bariérou ("projít zdí").
2. Lavinovitý průraz: Elektron jako minoritní částice je elektrickým polem v závěrném směru urychlován. Může při vysokém napětí získat takovou energii, že při srážce s atomem z něj vyrazí další elektron. Ten je zase urychlován, vyrazí další elektron a takto proud přes přechod prudce vzrůstá. Je třeba, aby byl proud omezován sériovým odporem, jinak dojde k destrukci diody.
Použití: Pro získávání stálého přesného napětí - např. jako
referenční napětí v měřících přístrojích nebo k napájení přístrojů.
