beso-tahak

udu IRS protéká do zátěže.  Aby ještě byla zaručena stabilizační schopnost diody  nesmí proud diody poklesnout pod IZmin. .
Proud IRS  je v tomto případě nutné určit při minimálním vstupním napětí: IRS = (U0 - deltaU0 - UZ) / RS = (50  - 5 - 7) / 200 = 190 mA. Diodou musí protékat  minimálně IZmin.= 20 mA. Maximální proud  zátěží je proto: IRMAX = 190 – 20 = 170 mA. Na zátěži je přitom stejné napětí jako diodě , tj            UZ = URZ = 7V.  Nejmenší možná hodnota zatěžovacího odporu je potom  RZM  =  URZ / IRMAX = 7 V  /  170 mA =    41,2 ohmů.
Velká  hodnota zatěžovacího odporu: Převážná část proudu IRS protéká do diody.  Povolený ztrátový výkon diody je určen  maximálním povoleným  proudem  diody  IZmax a  nesmí být překročen.
Proud IRS  je v tomto případě nutné určit při maximálním vstupním napětí: IRS = (U0 + deltaU0 - UZ) / RS = (50  + 5 - 7) / 200 = 240 mA. Diodou musí protékat  maximálně  IZmax = 200mA . Minimální  proud  zátěží je proto: IRMIN = 240  – 200 = 40 mA. Na zátěži je přitom stejné napětí jako diodě , tj       UZ = URZ = 7V.  Největší  možná hodnota zatěžovacího odporu je proto  RZM =  URZ / IRMIN = 7 V  /  40  mA =    175 ohmů.
b) Z proudu diodou při U0 = (50 + 5)V při minimální zátěži RZL :   IZmax = 200mA UZ = 7V ;  PZ  =  UZ . IZmax = 7 V . 200 mA =  1,4 W.
5. Bipolární tranzistor
1. Uveďte nejdůležitější podmínky pro optimální činnost struktury bipolárního tranzistoru.
Šířka báze - mnohem menší než střední difúzní délka nosičů (podmínka tranzistorového jevu). Nosiče injektované z emitoru jsou pak zachyceny přechodem BC. Koncentrace příměsí v emitoru - mnohem větší než v bázi (emitorový proud je tvořen převážně nosiči z emitoru). Kontakt báze - co nejdále od přechodu (zachycení co nejmenšího množství nosičů z emitoru). Plocha kolektoru - co největší (účinné odsávání nosičů přechodem BC v závěrném směru).
2. Dva zcela shodné tranzistory se liší pouze šířkou báze – T1 má šířku báze dvakrát větší. Který z nich bude mít větší proudový zesilovací činitel beta? Stručně vysvětlete proč.
Velmi tenká báze je základní podmínkou správné funkce tranzistorové struktury, tranzistor s větší šířkou báze (T1) bude mít podstatně menší proudový zesilovací činitel beta, popř. alfa.
3. a) Stručně vysvětlete Earlyho jev. b) Jak je definováno Earlyho napětí? c) Jak pomocí Earlyho napětí určíme výstupní odpor tranzistoru?
a) Při zvýšení napětí UCE dojde k rozšíření přechodu BC a tím i ke zmenšení efektivní šířky báze. Důsledkem je zvětšení proudového zesilovacího činitele tranzistoru (vějířové rozevření výstupních charakteristik) při zvýšení UCE. Earlyho jev je výrazný především u tranzistorů s malým závěrným napětím (viz př.4). b) Se zvyšujícím se napětím uCE (zároveň zvyšujícím se závěrným napětím uCB) vzrůstá proud iC. Proložíme-li charakteristikami přímky, protnou se při napětí UE, které nazýváme Earlyho napětím.
4. Dva jinak shodné tranzistory se liší koncentrací příměsí v kolektoru - T2 má menší koncentraci příměsí než T1. Jak se budou lišit jejich výstupní VA charakteristiky?
Tranzistor s menší koncentraci příměsí v kolektoru (T2) bude mít větší závěrné napětí, přechod BC bude rozšířen směrem do kolektoru - bude zde větší efektivní šířka báze a menší proudový zesilovací činitel beta. Při zvýšení napětí UCE se přechod BC bude rozšiřovat více do kolektoru, vliv Earlyho jevu bude nevýrazný a beta se bude měnit velmi málo. V případě T1 bude přechod více rozšířen do báze, bude zde menší efektivní šířka báze, větší hodnota beta i vliv Earlyho jevu – vzrůst hodnoty beta při zvýšení UCE (vějířové rozevření charakteristik).
5. Jak určíme dynamický odpor emitoru bipolárního tranzistoru? Jaká je jeho souvislost se vstupním odporem tranzistoru v zapojení SE?
Závislost proudu přechodem BE na napětí UEB je exponenciální, dynamický odpor určíme obdobně jako u polovodičové diody rE = UT / IE. Vstupní odpor tranzistoru v zapojení SE je v oblasti nízkých kmitočtů roven diferenciálnímu odporu báze rB = UT / IB, tedy rB = beta rE.
10. Tyristor, triak, diak
1. Nakreslete strukturu tyristoru a její náhradní schéma.
2) Jakými způsoby je možné převést tyristor z blokujícího do sepnutého stavu? Vysvětlete na náhradním schématu tyristoru.
Přivedením napětí UB0 => kritická konstanta, dojde k ionizaci krystalové mřížky => sepnutý stav. Přivedením malého proudu na G, pak stačí k udržení i malý anodový proud (přídržný).
3) Jakým způsobem je možné dosáhnout vypnutí tyristoru?
Přerušením anodového proudu(přidržného), nebo zmenšením pod IH nebo přivedením záporného impulsu na hradlo G.
4) Nakreslete spínací charakteristiku tyristoru pro dvě různé teploty - T2  T1 .
5) Jak lze u tyristoru potlačit náchylnost k nežádoucímu sepnutí?
Přechod EB NPN se zkratuje kontaktem katody. Zbytkové proudy a proud kondenzátoru CBC se odvedou do elektrody K – výrazně se zvýší odolnost proti nežádoucímu sepnutí.
6) Vysvětlete princip regulace výkonu pomocí tyristoru a nakreslete principiální schéma zapojení.
1. Řízením proudovými impulsy IG posunutými oproti průchodu napájecího napětí U. Umožňuje reg. V rozsahu 0-180°.
2. V záporné půlvlně je tyristor v zavěrném stavu a nejde sepnout. Pro celou vlnovou regulaci je třeba můstek nebo 2 tyristory antiparalerně.
3. Průběh proudu na zátěži je vždy pulsní.
7) a) Načrtněte strukturu triaku  b) Stručně vysvětlete jeho činnost.
Funkce podobná jako 2 tyristory paralelně schopné spínat v každé periodě, kladné i zaporné. Napětí UA1 UA2 , při kterém triak sepne lze měnit velikosti IG. K sepnutí dochází při kladném i záporném UA1 UA2 – záleží na velikosti řídícího proudu ne na jeho smyslu.
8) Jakým způsobem je možné triak  sepnout?
Je to setejné jako u tyristoru lze i opačnou polaritou.
Přivedením napětí UB0 => kritická konstanta, dojde k ionizaci krystalové mřížky => sepnutý stav. Přivedením malého proudu na G, pak stačí k udržení i malý anodový proud (přídržný).
9) Jaká je typická oblast použití triaku?
Regulace proudu procházejícího obvodem zátěže při kladné i záporné půlvlně střídavého napětí.
10) a) Načrtněte strukturu diaku  b) Stručně vysvětlete jeho činnost. c) Jakým způsobem je možné diak  sepnout?
Jestliže U < UB0 má diak velký odpor => blokovací (rozepnutý stav) přechod blíže + je otevřen. Po dosažení UB0 dojde k ionizaci mřížky => zmenší se odpor diak se otevře. V tomto stavu má diak záporný diferenciální odpor => neřízená součástka. Diak lze otevřít pouze napětím U >= UB0 , kladným nebo záporným.
11. Optoelektronika
1) Vysvětlete princip fotodiody a načrtnete její AV charakteristiky.
Pokud je energie fotonu dopadajícího na povrch polovodiče větší než energie odpovídající šířce zakázaného pásu může dojít ke generaci páru elektron díra. Tak se zvýší koncentrace volných nosičů v polovodiči a tedy i jeho schopnost vést elektrický proud. Koncentrace vygenerovaných nosičů i fotovodivost jsou přímo úměrné intenzitě dopadajícího záření. Pokud je energie fotonu záření výrazně větší než šířka zakázaného pásu zmenšuje se hloubka vniku záření do polovodiče (odpovídá zhruba vlnové délce záření) a tím i účinnost generace. Obr viz ot 4.8
2) Vysvětlete princip diody LED.  Čím je ovlivněna vlnová délka emitovaného záření?
Viditelné záření má energii fotonu > 2eV => pro LED musí být polovodič s velkou šířkou zakázaného pásu. GaAs má 1,4eV Ir spektrum luminiscence není u Si ani Ge. PV musí mít přímou pásovou strukturu PV typu A3 B5
3) V jakých režimech může pracovat fotodioda? Uveďte jejich výhody a nevýhody.   
Hradlový(4.kvadrant) – pracuje jako zdroj. Nepotřebuje napájení, velká setrvačnost práce max do 10kHz
Odporový(3.kvadrant) – pracuje jako spotřebič. Potřebuje vnější napájení podstatně rychlejší oproti hradlovému režimu.                                                                       
4) Jaké základní součásti musí mít každý laser ?
Aktivní prostředí, zdroj budící energie, Soustava zrcadel.
5) Načrtněte uspořádání laserové diody a stručně uveďte podmínky
pro její činnost.
Činnost: při průchodu malého proudu diodou vydává LED nekoherentní záření ke generaci koherentního záření dojde až proudová hustota přechodu PN překročí prahovou hodnotu materiál se výrazně zahřívá a musí se chladit
6) Uveďte typické aplikace laserových diod.
Zapisovací mechaniky, laserové tiskárny, datové spoje.
7) Jaký je rozdíl mezi fotometrickými a radiometrickými veličinami?
Fotometrické – podle citlivosti lidského oka 400- 700nm (Cd, lm, lx).
Radiometrické – fyzikální ve W.