halvledere øving oving sven åge eriksen sven age eriksen fagskolen telemark diode LED transistor likeretterbro

1. Øving 2 – Emne 5 – Elektroniske systemer – Høsten 2017 – AUW 16-19
Side 1
Øving 2 – Halvledere – Høsten 2017
Linje: Automasjon
Emne 5: Elektroniske systemer,
analog elektronikk
Antall sider: 14
Faglærer: Sven Åge Eriksen, tlf 957 54 771 Dato utsendt: Torsdag
19.10.2017
Fagstoff: Egne refleksjonsnotat, lærebok
Elektroniske systemer for
Teknisk Fagskole, Rolf Haug og
fagstoff fra forelesninger.
Tid for øving:
Fra uke 42:
Til uke 45:
Torsdag 19.10.2017
Søndag 12.11.2017
Hjelpemidler: Alle hjelpemidler er tillatt, også
samarbeid med hverandre, men
det er ikke lov å kopiere
besvarelser fra hverandre.
Klasse: 2AUW 16 -19
På denneøvingen fårdere bestått eller ikkebestått.
Ikke bestått gis ved mindreenn 25% riktigesvari forhold til hele øvingen.
Dere får løsningsforslag etter at allehar levert inn.
OBS:Vis utregninger!
Skriv gjerne svarenedinerett inn i dette WORD-dokumentet.
Lykketil!

2. Øving 2 – Emne 5 – Elektroniske systemer – Høsten 2017 – AUW 16-19
Side 2
Oppgave1 – Likeretterdioder
a) Tegn kretsskjemasymbolet for en likeretterdiode og angi også terminalnavnene.
b) Bildet under viser en likeretterdiode, hva betyr den hvite ringen på den ene
siden?
Figur 1: Likeretterdiode
c) Gi et eksempel på hva likeretterdioder kan brukes til.
d) Forklar hva doping i halvlederteknikk er.
Figur 2: Silisium dopet med Al Figur 3: Silisium dopet med P

3. Øving 2 – Emne 5 – Elektroniske systemer – Høsten 2017 – AUW 16-19
Side 3
e) Forklar hvorfor en diode leder strøm bare i den ene retning.
Figur 4: Sperresjikt inne i en diode.
f) Hva er spenningsfallet over en silisiumdiode som leder strøm i lederetningen?
g) Tegn kretsskjemaet for hvordan du vil kople 4 stk likeretterdioder for å likerette
en AC-spenning.
h) Se i databladet på diode av type 1N4003. Hvor stor strøm tåler denne
kontinuerlig i lederetningen?
http://www.vishay.com/docs/88503/1n4001.pdf
i) Se i databladet på diode av type 1N4005. Hvor stor spenning tåler denne i
sperreretningen?
http://www.vishay.com/docs/88503/1n4001.pdf
j) Tegn hvordan dioden 1N4006 er koblet, når den er koblet i lederetningen.
http://www.vishay.com/docs/88503/1n4001.pdf
k) Tegn hvordan dioden 1N4007 er koblet, når den er koblet i sperreretningen.
http://www.vishay.com/docs/88503/1n4001.pdf

4. Øving 2 – Emne 5 – Elektroniske systemer – Høsten 2017 – AUW 16-19
Side 4
l) Forklar med egne ord hvordan en likeretterbro fungerer. Se tips i figur 5 og 6.
Figur 5: Kretsskjema for en likeretterbro med 4 dioder.
Figur 6: Illustrasjon som viser hvordan en likeretterbro fungerer.

5. Øving 2 – Emne 5 – Elektroniske systemer – Høsten 2017 – AUW 16-19
Side 5
m) Forklar hva ripple er og forklar hva som påvirker størrelsenpå ripple-
spenningen.
Figur 7: AC- og DC-spenning.
n) Hvordan vi du glatte DC-spenningen i figur 7?
Figur 8: Kretsskjema for en likeretterbro med 4 dioder.
o) Likeretterbroen i figur 9 tilføres 12,6 Vrms. Kretsen er ubelastet.
Regn ut hva DC-spenningen over C1 er.
Hvilken funksjon har kondensatoren C1?
Hvor vil du tilkoble belastningen?
Figur 9:
Kretsskjema for bryter, sikring, transformator og likeretterbro med 4 dioder.

6. Øving 2 – Emne 5 – Elektroniske systemer – Høsten 2017 – AUW 16-19
Side 6
p) Tegn kretsen i figur 10 i Multisim og simuler kretsen. Tolk og forklar hva du
ser på oscilloskopet.
Figur 10: Brolikeretter med glattekondensator. Transformatoren deler
primærspenningen på 10.
Figur 11: Oscilloskopmåling av spenninger i kretsen i figur 10.

7. Øving 2 – Emne 5 – Elektroniske systemer – Høsten 2017 – AUW 16-19
Side 7
q) Legg inn en belastning på 100 Ω. Mål spenningen over C1 nå. Tolk og forklar
hva som skjer og hvorfor!
r) Legg inn en belastning på 1000 Ω. Mål spenningen over C1 nå. Tolk og forklar
hva som skjer og hvorfor!
s) Øk verdien på kondensatoren til 2200μF. Mål spenningen over C1 nå. Tolk og
forklar hva som skjer og hvorfor!
Legg Multisimfilen inn i Fronter i filformat ms.11.
Figur 12: Brolikeretter med glattekondensator. Transformatoren deler
primærspenningen på 10. Belastning R1 er på 100 Ω.
Figur 13: Oscilloskopmåling av spenninger i kretsen i figur 12.

8. Øving 2 – Emne 5 – Elektroniske systemer – Høsten 2017 – AUW 16-19
Side 8
t) Figur 14 viser karakteristikken til en likeretterdiode.
Hvor i kurva er arbeidsområdet til denne dioden?
Figur 14: Karakteristikk for en likeretterdiode

9. Øving 2 – Emne 5 – Elektroniske systemer – Høsten 2017 – AUW 16-19
Side 9
Oppgave2 – LED – Lysdioder
a) Hva står bokstavene LED for?
Figur 15: Rød lysdiode
b) Hva er typiske spenningsfall for 5 mm røde, grønne og blå lysdioder som leder
ca 12 mA i lederetningen? Finn svarene i datablad.
http://www.futurlec.com/LED/RGB5LED.shtml
c) Tegn kretsskjemasymbolet til en grønn lysdiode og angi navnet på terminalene
og polaritet når den er koplet i lederetningen.
d) Du har et 9V batteri og en rød lysdiode. Du ønsker at den skal lysdioden skal
lyse med strømmen 20 mA.
Hva trenger du i tillegg for å få til dette? Vis utregning.
Figur 16: Rød lysdiode Figur 17: 9V Batteri

10. Øving 2 – Emne 5 – Elektroniske systemer – Høsten 2017 – AUW 16-19
Side 10
Oppgave3 – Zenerdioder
a) Tegn kretsskjemasymbolet for en zenerdiode og angi terminalnavnene.
b) Nevn et eksempel på hva en zenerdiode kan brukes til.
c) Zenerdioder er merket med en svart ring på den ene siden, hva betyr det?
d) En zenerdiode er påstemplet 5V/2W. Hva betyr dette?
e) Du har en DC-spenning som varierer mellom +10 og +12 V. Du trenger en
stabil spenning på +5 V.
Tegn en krets med en resistans og zenerdiode som gjør dette.
Hvor kan du tilkoble lasten?
Figur 18 Figur 19 Figur 20
Figurer hentet fra www.google.com

11. Øving 2 – Emne 5 – Elektroniske systemer – Høsten 2017 – AUW 16-19
Side 11
f) Karakteristikken til en zenerdiode vises i figur 21.
Hvor på kurva er arbeidsområdet til zenerdioden?
Figur 21: Karakteristikk til en zenerdiode.

12. Øving 2 – Emne 5 – Elektroniske systemer – Høsten 2017 – AUW 16-19
Side 12
Oppgave4 – Transistorer: BJT – Bipolar JunctionTransistor
a) Tegn kretsskjemasymbolet til en BJT-transistor, type NPN. Angi navnene til
hver enkelt terminal.
Figur 22 og 23: Eksempler på kretsskjemasymboler for BJT transistorer.
b) Gi eksempler på hva transistorer kan brukes til.

13. Øving 2 – Emne 5 – Elektroniske systemer – Høsten 2017 – AUW 16-19
Side 13
c) LED 1 er en rød lysdiode som slås av og på med transistoren avhengig av
verdien til NTC-motstanden. OP-AMP-en vil gi ut høy eller lav spenning.
Regn ut verdien til R1 for å få 20 mA igjennom lysdioden når denne lyser.
Datablad for lysdioder:
http://www.futurlec.com/LED/RGB5LED.shtml
Figur 24: NPN-transistor koblet som elektronisk bryter.
d) Hvordan er forholdene mellom strømmene i en BJT, NPN-transistor?
e) Hvilke bokstaver brukes i datablader for strømforsterkningen til en transistor?

14. Øving 2 – Emne 5 – Elektroniske systemer – Høsten 2017 – AUW 16-19
Side 14
f) Hva må vi passe på hvis vi har likespenning og en induktiv last, f.eks en spole i
serie med en transistor som brukes som en elektronisk bryter?
Figur 25: Transistor som blir brukt som elektronisk bryter.