2016.10.05 LED, dioder, zenerdioder og likerettere - studieveiledning for onsdag 05.10.2016 - bauw 15-18 - m helt ferdig 2016.10.05 -11.03 - Sven Åge Eriksen

1. LED
DIODE
ZENERDIODE

2. Studieveiledning for WEB-
undervisning onsdag 5/10-16
.
BYAU 2015-2018, kl.16:00-19:45 på klasserom Gyda
Emne 05, Elektroniske systemer
Tema: Rele DC, diode, LED, likeretterbru og zenerdiode
Sven Åge Eriksen, sven.age.eriksen@t-fk.no, tlf 416 99 304, Fagskolen Telemark

5. Innhold:
.
Videoanimasjoner – hvordan virker dioder
Fagtekst med bilder og forklaringer
Hvordan ser dioder ut og symboler for dioder
Hva kan dioder brukes til
Datablad på dioder og DC rele
Realistiske oppgaver, f.eks få en LED til å lyse med et 12V batteri
Kontrollspørsmål
Enkel atomfysikk, dioder, zenerdioder, LED (Light Emitting Diode),
likeretting med diodebru, glattekondensator og ripplespenning

8. Oppgaver:
Lyser pæra ? (Jeg tegner inn ledningene)
Hva blir strømmen ?
EMS = 12,7 V
R = 12 Ω

9. Oppgaver:
Lyser pæra ? NEI
Hva er strømmen ? 0A
EMS = 12,7 V
R = 12 Ω

10. Oppgaver:
Lyser pæra ? (Jeg tegner inn ledningene)
Hva blir strømmen ?
EMS = 12,7 V
R = 12 Ω

11. Oppgaver: Svar
.
Lyser pæra ? Ja
.
Hva blir strømmen ?
I= U/R = (EMS-UD) / R =
(12,7V – 0,7V) / 12 Ω = 1 A
Dioden er av type 1N4007, tåler
den denne strømmen ?
EMS = 12,7 V
R = 12 Ω

12. Oppgave: Parallellkobing av 20 dioder
.
Lyser pæra ? (Jeg tegner inn ledningene)
.
Hva blir strømmen ?
EMS = 12,7 V
R = 12 Ω

13. Oppgave: Seriekobing av 20 dioder
.
Lyser pæra ? (Jeg tegner inn ledningene)
.
Hva blir strømmen ?
EMS = 12,7 V
R = 12 Ω

14. 230 VAC
Hva blir DC-
spenningen her ?
Hvordan vil du koble spenningskilden, likeretterbrua og kondensatoren ?
.
Hva blir likespenningen over glattekondensatoren ?
230 VAC 50 Hz

15. 230 VAC
Hva blir DC-
spenningen her ?
Hvordan vil du koble spenningskilden, likeretterbrua og kondensatoren ?
.
Hva blir likespenningen over glattekondensatoren ?
230 VAC 50 Hz
325 V DC
325 V DC

16. Hvordan vil du sjekke om likeretterbrua er OK ?

17. Hvordan vil du sjekke om likeretterbrua er OK ?
Tips:

18. Vil lyspæra i kretsen
med batteriet lyse nå ?
R = 0,01 Ω
R Lampe = 0,1 Ω

19. Lyser pæra nå ? Nei, hvorfor ikke ?
R = 0,01 Ω
R Lampe = 0,1 Ω

20. Lyser pæra nå ?
Nei, fordi dioden må over 0,6 - 0,7 V for å lede !
R = 0,01 Ω
R Lampe = 0,1 Ω

21. RELE FOR DC-SPENNING
SE OGSÅ KOMPLETT DATABLAD I MAPPE FOR STUDIEVEILEDNING

22. RELE FOR DC-SPENNING
SE OGSÅ KOMPLETT DATABLAD I MAPPE FOR
STUDIEVEILEDNING
VIKTIG: OPTION F = With built in
surge suppressor = frihjusdiode

23. RELE FOR DC-SPENNING
SE OGSÅ KOMPLETT DATABLAD I MAPPE FOR STUDIEVEILEDNING
Surge suppressor = frihjulsdiode

24. Er designet av disse kretsene OK ?
Hvis nei, hvorfor ikke ?
RELE
TIPS: SJEKK FRIHJULSDIODE PÅ RELE

25. Er designet av disse kretsene OK ?
RELE
TIPS: SJEKK FRIHJULSDIODE PÅ RELE

26. Er designet av denne kretsene OK ?

27. Stjerneklart

28. Animasjoner 1: (brukes ikke)
Semiconductor Diode: www-g.eng.cam.ac.uk
http://www-g.eng.cam.ac.uk/mmg/teaching/linearcircuits/diode.html
Semiconductor Diode: www.viten.no
http://www.viten.no/vitenprogram/vis.html?prgid=uuid%3A503EE615-769C-7189-33A4-
000076D6E3B1&tid=1653866&grp=

29. Animasjoner 1: (brukes)
Semiconductor Diode
http://www-g.eng.cam.ac.uk/mmg/teaching/linearcircuits/diode.html
Semiconductor Diode: www.viten.no
http://www.viten.no/vitenprogram/vis.html?prgid=uuid%3A503EE615-
769C-7189-33A4-000076D6E3B1&tid=1653866&grp=

30. Stjerneklart

33. Silisium: Hovedbestandelen i ledematerialet en
diode
Grunnstoff nr 14 har 4 elektroner i 3.skall – mangler 4 elektroner
for å få fullt 3.skall

34. Bor: Dopingmateriale i P-området
Grunnstoff nr 5 har 3 elektroner i 2.skall –
mangler 5 elektroner for å få fullt 2.skall

35. Fosfor: Dopingmateriale i N-området
Grunnstoff nr 15 har 5 elektroner i 3.skall – mangler 3
elektroner for å få fullt 2.skall

37. Bor har nemlig bare tre elektroner i ytterste skall, mens silisium
som sagt har fire. Dette kalles for p-doping, positiv doping,
fordi det blir ledige elektronposisjoner i gitteret. Disse ledige
posisjonene kaller vi "hull". Det betyr ikke at materialet er
"positivt ladet", p-dopet materiale er fortsatt elektrisk nøytralt.
Det har beholdt alle protoner og elektroner og er altså ikke et
ion.
p-doping:

38. Det motsatte skjer når vi tilsetter fosfor til silisium. Siden fosfor
har fem elektroner i det ytterste skallet vil det bli overskudd på
elektroner. Dette er n-doping, altså "negativ doping".
Elektronene som blir til overs i gitteret lar seg lett flytte på.
Også n-dopet silisium er elektrisk nøytralt.
n-doping:

39. Spørsmål:
.
Gi eksempel på hva er P-type materialet er dopet med.
Gi eksempel på hva er N-type materialet er dopet med.

40. Spørsmål:
Gi eksempel på hva er P-type materialet er dopet med. Svar: Et grunnstoff med 3 elektroner ytre skal, f.eks bor.
Gi eksempel på hva er N-type materialet er dopet med. Svar: Et grunnstoff med 5 elektroner ytre skal, f.eks fosfor.

43. Stjerneklart

44. Hvordan ser dioder ut og hva kan de brukes til:

45. Dioder leder strømmen den ene retningen, men sperrer
strømmen den andre retningen:

46. Stjerneklart

51. Stjerneklart

52. LED - Light emitting diode
Enkel lysdiode i serie
Formelen vi bruker for å regne ut strømbegrensende
motstand: R = (Vs – Vd) / Id
Vs er tilført spenning
Vd er lysdiodens spenningsfall, dette finner man ved å se på
databladet til lysdioden. For en rød lysdiode vil denne være
omtrent 2V.
Id er ønsket strøm igjennom lysdioden som må være mindre
enn den tåler før den blir utbrent (typisk Id < 30mA).
Vi ser her på hvordan vi ville regnet ut motstanden for en enkel
lysdiode koblet i serie. En blå lysdiode trenger 3.5V for å lyse
optimalt og tåler 25mA med en spenningsforsyning på 5V, finn
motstanden:

53. LED - Light emitting diode - OPPGAVE
Vi tar for oss tre blå lysdioder koblet i serie som
trenger 3.5V for å lyse optimalt og tåler maks
25mA med en spenningsforsyning på 12V. Vi
regner da ut hvor stor resistansen vi trenger
ved å sette inn disse verdiene i formelen.
Hva blir verdien på resistansen ?
Dimensjoner for 20 mA i kretsen. Hvorfor ?

54. LED - Light emitting diode – SVAR PÅ OPPGAVE
Vi tar for oss tre blå lysdioder koblet i serie som
trenger 3.5V for å lyse optimalt og tåler maks
25mA med en spenningsforsyning på 12V. Vi
regner da ut hvor stor resistansen vi trenger
ved å sette inn disse verdiene i formelen.
Hva blir verdien på resistansen ?
Dimensjoner for 20 mA i kretsen. Hvorfor ?

55. Stjerneklart

84. Stjerneklart