ELEKTRONICA: HF 2 De diode2.1 Bouw en functie van de diode

2.2 Verklaring van de junktiediodea) PN-junktie zonder uitwendig aangelegde spanningb) PN-junctie in sperzin aangeslotenc) Lekstroom in sperzin

d) PN-junktie in doorlaatzin aangesloten

2.3 Diodekarakteristieken

Proef

2.5 Toepassingen van de diode2.5.1 Gelijkrichtinga) Wat?b) Enkelzijdige gelijkrichting

2.6 Speciale dioden2.6.1 De LED

2.6.2. De zonnecel

ZELFSTANDIG WERK (labo):c) Dubbelzijdige gelijkrichting

2.1 Bouw en functie van de diode

* 2 delen halfgeleidend materiaal (Si of Ge): juiste dopering P-type en N-type

* Contactvlak = pn-junctie = grenslaag

* P-type = anode = +* N-type = kathode = -

Doorlaatzin Sperzin

* + (anode) met + pool verbinden

* Weerstand zeer laag

* + (anode) met – pool verbinden

* Weerstand zeer hoog

DIODE = schakelelement dat elektrische stroom SLECHTS IN 1 ZIN doorlaat

+ –

IR

t

– +

De stroom kan door de diode.IR

t

niet

0

– +

wel

+ –

© Annie Rutten

2.2 Verklaring van de junktiediodea) PN-junktie zonder uitwendig aangelegde spanning

DIFFUSIE

M = vrije elektronen

M = vrije positieve gaten

Elektronen uit n-gebied diffunderen naar p-gebied ENgaten uit p-gebied diffunderen naar n-gebied Grenslaag/sperlaag

Er ontstaat een elektrisch veld waardoor de ladingen niet meer verder kunnen recombineren, er is evenwicht

Evenwicht diffusiespanning± 0,3 V (Ge)± 0,6 V (Si)

b) PN-junctie in sperzin aangesloten c) Lekstroom in sperzin

*vrije elektronen worden aangetrokken naar pos pool batterij sperlaag pos ↑

*vrije gaten worden aangetrokken naar neg pool batterij ENGaten recombineren met elektronen die vanuit de batterij worden aangevoerd sperlaag neg ↑

Minderheidsladingsdragers ontstaan door thermische generatie Tafhankelijk !

Elektronen recombineren met gaten + extra hulp door spanningsbron

d) PN-junktie in doorlaatzin aangesloten

Aansluiting * elektronen worden aangevoerd naar n-gebied pos deel sperlaag ↓

* elektronen uit p-gebied wordt aangetrokken naar pos pool batterij vrije gaten in sperlaag neg deel sperlaag ↓

Spanning groot genoeg sperlaag verdwijnt 1. rekombinatie2. vorming van elektron-gat paren

2.3 Diodekarakteristieken

Proef (stroomsterkte op y-as en spanning op x-as)

BESLUIT: diode in doorlaatzin geleidt pas als U > Ud

Ge-diode 0,2-0,3 V Si-diode 0,6-0,7 V= Drempel- of diffusiespanning

2.5 Toepassingen van de diode2.5.1 Gelijkrichtinga) Wat?

b) Enkelzijdige gelijkrichting

Diode geleidt volledigDiode begint te sperren, wel nog stroom geleiding

Besluit: pulserende gelijkspanning over de weerstand p. 23!

Diode spert volledig

Diode begint te geleiden,Wel nog sperring

© Annie Rutten

I

t0

+ -

© Annie Rutten

t

I

0

– +

© Annie Rutten

I

0 t© Annie Rutten

+ -

I

0 t© Annie Rutten

– +

Doel: van wisselspanning gelijkspanning maken.

•Voor de afvlakking van de spanning hebben we een nieuw schakelelement nodig: de condensator,

2.5.1. De condensatora) Wat?

De condensator is een schakelelement die spanning tijdelijk kan opslaan.

b) Symbool

c) Wat doet het in een stroomkring?•De condensator wordt opgeladen.•Wanneer de stroombron losgekoppeld wordt van de stroomkring wordt de condensator ontladen en geeft zijn energie af.

d) Opbouw• De condensator bestaat uit 2 plaatjes met daartussen een isolator.•Doordat de stroom niet door de condensator kan wordt hij opgeladen, de ladingen blijven zitten aan de 2 plaatjes.•Vervolgens wordt de condensator ontladen.

e) Capaciteit•Hoeveel lading kan een condensator opslaan.•C uitgedrukt in Farad (F)

f) Combinatie diode condensator•Wanneer de diode in sper zit treedt de condensator tijdelijk op als stroombron.•Deze ontlaadt waarna de ompoling is gebeurd en de spanningsbron het weer over neemt.

2.6. Speciale diodes2.6.1 LEDa) Wat?

L = light

E = emitting

D = diode

b) Symbool

c) Werking

•pn – junctie zoals bij een diode•p – type en n – type materiaal wordt bij elkaar gebracht•De diode wordt in doorlaatzin geschakeld.

c) Werking (deel 2)

•Recombinatie elektronen en gaten.•Elektron en gat hebben een verschillende energie.•Elektron moet zijn energie verlagen om te kunnen recombineren. •Hierbij zendt deze een lichtdeeltje of foton uit.

c) Werking (deel 3)

•Energieverschil tussen gat en e- is materiaalafhankelijk.•Hoe groter dit energieverschil, hoe groter de frequentie van het uitgezonden licht.•De kleur van het uitgezonden licht is dus materiaal afhankelijk.

d) Schakeling

•Een LED moet altijd in doorlaatzin worden geschakeld.•Je mag een LED nooit direct aan een spanningsbron schakelen.•Er moet steeds een weerstand tussen.•Er zou teveel stroom doorgaan waardoor de LED zou doorbranden.

2.6.2. De fotovolaische zonnecela) Wat?

•Foto(n) = licht •Volt (aisch) = spanning

b) Werking •Opnieuw hebben we te maken met een pn – junctie.•Licht valt in op de zonnecel.•Door deze energie worden elektron en gat van elkaar losgeslagen.•Door inwendig elektrisch veld wordt het elektron naar een bepaalde kant gestuurd het gat blijft rondhangen.•Er ontstaat elektrische stroom. •Het elektron keert langs de andere kant terug naar de p-kant van de junctie en recombineert opnieuw met het gat.