Termin wprowadzający

LABORATORIUM
PRZYRZĄDÓW PÓŁPRZEWODNIKOWYCH
Termin wprowadzający
Zapoznanie z Laboratorium oraz szkolenie BHP
Z tą instrukcją studenci przychodzą już na pierwsze zajęcia.
Dostępna jest na stronie: http://156.17.46.1/lpp/ oraz w punkcie ksero w budynkuC-1.
1
Ustalenia organizacyjne
Obecność na pierwszym terminie zajęć jest bezwzględnie obowiązkowa ze względu na
szkolenie BHP. Bez zaliczenia szkolenia nie można uczestniczyć w dalszych zajęciach.
Kierownik Laboratorium:
Opiekun Laboratorium:
1.1
dr inż. Waldemar Oleszkiewicz, p. 206, C-2
Piotr Nowacki, p. 413, C-2
Przebieg ćwiczeń i warunki zaliczenie laboratorium
A. Organizacja grupy - studenci wykonują ćwiczenia w Laboratorium (sala 218 oraz sala 413,
C-2) w zespołach 2-osobowych. W terminie określonym harmonogramem grupa studencka
wykonuje ćwiczenie wg numeracji zgodnej z programem Laboratorium Przyrządów
Półprzewodnikowych oraz w sali zgodnie z harmonogramem.
B. Realizacja programu Laboratorium
1. Studenta obowiązuje, po uprzednim przygotowaniu się, wykonanie i zaliczenie
ośmiu ćwiczeń określonych programem LPP.
Instrukcje do ćwiczeń udostępnione są na stronie laboratorium http://156.17.46.1/lpp
2. Student nie może w semestrze przekroczyć dwóch nieobecności. Przekroczenie tej
liczby wymagać będzie (w sytuacjach szczególnych i udokumentowanych) zgody
Dziekana na kontynuację zajęć w semestrze.
3. Sprawdzenie stopnia przygotowania do zajęć odbywać się będzie w postaci
kartkówek bądź odpowiedzi ustnych. Oceniana też będzie poprawność oraz sprawność
wykonania ćwiczenia.
4. Grupa ćwiczeniowa wykonuje jedno sprawozdanie oddawane w terminie zajęć
(papier formatu A3 - papier kancelaryjny, opieczętowany pieczątką dostępną w
laboratorium).
Sprawozdanie powinno zawierać:
zapis wyników pomiarów wykreślonych w czasie trwania laboratorium i opisanych
zależności funkcyjnych (typ badanego elementu, właściwy opis osi wykresu z podaniem
wielkości mierzonych i ich jednostek},
1
wyniki obliczeń wykonanych na polecenie prowadzącego zajęcia (dokumentowane
podpisem) z przedstawieniem sposobu obliczania oraz określeniem na wykresach
przedziałów zmian wartości mierzonych, które są w nich wykorzystywane, ocenę
pomiarów i wnioski odnoszące się do poprawności wykonania pomiarów, właściwości
badanych elementów (z uwzględnieniem danych katalogowych badanych elementów).
Sprawozdanie, po ocenie przez prowadzącego, jest udostępnione do wglądu
studentom w terminie następnych zajęć, po czym przechowywane jest przez
Prowadzącego do końca semestru.
5. Odrabianie ćwiczeń nie zrealizowanych możliwe jest tylko w „tygodniu odróbczym”.
Terminy zajęć odróbczych określone zostaną w tygodniu poprzedzającym ostatnie
zajęcia kursowe w semestrze. Zapisy na terminy odróbcze prowadzić będzie pan Piotr
Nowacki.
6. W czasie trwania ostatnich zajęć kursowych przeprowadzona zostanie wśród studentów,
zgodnie z zaleceniem Dziekana Wydziału, anonimowa ankieta dotycząca oceny zajęć.
C. Zasady porządkowe obowiązujące w Laboratorium.
·
·
·
Studenta
wykonującego
pomiary
w
Laboratorium
Przyrządów
Półprzewodnikowych obowiązuje przestrzeganie przepisów BHP związanych z
obsługą urządzeń elektrycznych.
Informacje dotyczące uszkodzeń bądź nieprawidłowości w funkcjonowaniu
urządzeń studenci zgłaszają prowadzącemu zajęcia.
Urządzenia uszkodzone należy odstawić na miejsce oznaczone „Urządzenia
uszkodzone”
D. Do dyspozycji studentów wykonujących ćwiczenia pozostają:
·
·
·
·
urządzenia do sprawdzenia poprawności działania badanych elementów (zaleca się
sprawdzanie elementów przed zmontowaniem układu pomiarowego),
podręczny katalog elementów elektronicznych,
instrukcje obsługi urządzeń wykorzystywanych w pomiarach (wydawane przez
prowadzącego),
stanowisko do wylutowywania bądź wlutowywania elementów (po operacji lutowania
na płytce pomiarowej przez studentów płytka powinna być koniecznie skontrolowana
przez prowadzącego zajęcia).
Studenci zobowiązani są do posiadania papieru milimetrowego, papieru do drukarki oraz
papieru z podziałką w układzie logarytmicznym oraz logarytmiczno-liniowym (wzorzec A4
do skopiowania dostępny w punktach ksero C-1, C-5), na każdych zajęciach
laboratoryjnych.
Studenci zgłaszają prowadzącemu zajęcia uzyskane wyniki pomiarów (nawet
cząstkowe) przy zestawionym układzie i włączonym stanowisku pomiarowym.
Po wykonaniu pomiarów grupa laboratoryjna zobowiązana jest do pozostawienia
porządku na stanowisku tj.: rozłączenia układów pomiarowych, wyłączenia zasilania
urządzeń, ułożenia przewodów (wg ich kolorów) w uchwytach,
Prowadzący odbiera wykonane sprawozdania przy stanowisku pomiarowym
sprawdzając czy pozostawiono porządek i czy zostało ono wyłączone.
2
1.2 Tematyka ćwiczeń
Poszczególne ćwiczenia poświęcone są badaniu parametrów typowych przyrządów
półprzewodnikowych (elementów elektronicznych i optoelektronicznych) oraz układów
scalonych.
Charakteryzacja (opis) elementu elektronicznego polega najczęściej na przedstawieniu jego
charakterystyki prądowo-napięciowej, oznaczanej jako I-U lub I=f(U), a także określeniu
parametrów (dopuszczalnych, typowych), które są ważne z punktu widzenia zastosowania
danego elementu w układach.
Oprócz elementarnych charakterystyk I-U, w kolejnych ćwiczeniach, będą mierzone także
charakterystyki częstotliwościowe i parametry układów wzmacniających oraz charakterystyki
przełączania elementów i układów cyfrowych.
2
Przyrządy pomiarowe
Stanowiska pomiarowe w laboratorium zestawione są z typowych przyrządów pomiarowych i
urządzeń, z których działaniem i obsługą należy się bezwzględnie zapoznać.
Do podstawowych przyrządów należą:
- zasilacze napięcia stałego pracujące ze stabilizacją napięcia lub prądu
- multimetry cyfrowe, z możliwością pomiaru wartości: I, U, R
- źródła sygnałów zmiennych – generatory
- charakterografy, czyli regulowane zasilacze kalibrowane współpracujące z
oscyloskopem
- oscyloskopy cyfrowe połączone z drukarkami do kopiowania obrazu ekranu Niektóre
ćwiczenia prowadzone są z pomocą zestawów komputerowych z magistralą GPIB do
zbierania i obróbki danych pomiarowych.
3
Pomiary charakterystyki prądowo-napięciowej
Pomiar charakterystyki I-U danego elementu polega na wymuszeniu przepływu prądu przez
element poprzez przyłożenie do elementu napięcia. Wykonując, w określony sposób, sekwencję
pomiarów otrzymuje się zbiór odpowiadających sobie wartości prądów i napięć tworzące
punkty charakterystyki I-U.
Pomiar można wykonać w sposób dyskretny – poprzez ustalanie konkretnych wartości prądu
lub napięcia i odczytywanie tej drugiej (napięcia lub prądu) lub w sposób ciągły – korzystając
z zasilacza dającego narost napięcia lub prądu w z góry ustalony sposób.
Charakterystyki I-U - jak mówimy popularnie - „zdejmuje się” umieszczając badany element
w układzie pomiarowym, który z reguły zawiera zasilacz (źródło napięcia lub prądu), rezystory
pomocnicze ( np. ograniczające prąd w obwodzie) oraz mierniki prądu i napięcia. W zależności
od stosowanej metody pomiarowej wykorzystuje się różne zasilacze oraz przyrządy
pomiarowe. Na przykład: przyrządem do pomiaru napięcia może być woltomierz cyfrowy, ale
także oscyloskop lub rejestrator przebiegu napięciowego.
Wykonując pomiary PRZESTRZEGAJ PRZEPISÓW BHP związanych z obsługą urządzeń
elektrycznych.
3
W kolejnych punktach zostaną omówione metody pomiaru charakterystyk I-U stosowane
podczas ćwiczeń.
3.1 Metoda techniczna pomiaru charakterystyk prądowo-napięciowych
Prostą metodą wykorzystywaną do pomiaru charakterystyk prądowo-napięciowych jest
metoda techniczna. Polega ona na wykonaniu szeregu pomiarów prądów i napięć dla kolejnych
punktów charakterystyki, a następnie naniesieniu wyników tych pomiarów na wykres I-U.
Jako źródło zasilania układu pomiarowego używa się zasilacza laboratoryjnego z
regulowanym napięciem wyjściowym, z możliwością ustawienia ograniczenia prądowego (np.
zasilacz P317). Schemat układu pomiarowego, stosowanego w tej metodzie, przedstawiono na
rys.1. Zastosowane mierniki prądu i napięcia to multimetry cyfrowe.
1k
Zasilacz
P317
mA
badany
element
?
V
Rys. 1: Schemat układu do pomiaru charakterystyki I-U metodą techniczną.
Szeregowo włączony do obwodu rezystor 1 k ułatwia płynne wymuszenie przepływu
przez badany element prądu o wymaganym natężeniu. Jednocześnie rezystor ogranicza prąd w
obwodzie dla danego napięcia zasilacza, przez co zmniejsza prawdopodobieństwo
przypadkowych uszkodzeń elementu badanego wynikających z nieprawidłowości zestawienia
układu pomiarowego.
Odpowiednią wartość natężenia prądu uzyskuje się przez regulację napięcia zasilacza
laboratoryjnego. Wartość natężenia prądu płynącego w układzie będzie wynikała ze spadku
napięcia na rezystorze 1 k.
Należy zwrócić uwagę na nominalną moc rezystora. Najczęściej stosowane w tym układzie są
rezystory o mocy 1 W. Wówczas uwaga: nie wolno przekroczyć 1 W mocy traconej w
rezystorze.
Wiadomo, że dla rezystora moc, P:
P  I 2 R  I max 
Pmax
1W

 0,032 A  32mA  30 mA
R
1000
Wynika z tego, że w czasie pomiarów konieczne jest ustawienie ograniczenia prądowego
w zasilaczu na 30 mA, lub mniej, gdy badany element wymaga ograniczenia prądowego na
niższym poziomie.
Jeżeli potrzebne jest zbadanie charakterystyki dla większych wartości natężenia prądu niż
30 mA, można zamienić rezystor na 100  (zastanówmy się, jaki będzie wówczas
dopuszczalny prąd w obwodzie?) lub usunąć z układu rezystor, a wymagane natężenie prądu
4
uzyskać przez odpowiednie ustawienie ograniczenia prądowego w zasilaczu pracującym stale
w trybie ograniczenia prądowego.
3.2
Charakterograf
Charakterograf wykorzystywany jest do szybkiego zestawiania układu pomiaru
charakterystyk prądowo-napięciowych wszelkiego rodzaju dwu- i trój-zaciskowych elementów
elektronicznych takich jak diody, tranzystory bipolarne i polowe, triaki, itp. Można oczywiście
mierzyć także charakterystyki rezystorów. Mierzona charakterystyka I-U odczytywana jest z
ekranu podłączonego oscyloskopu pracującego w trybie X-Y.
Charakterograf zasilany jest napięciem sieciowym 230 V, 50 Hz. Wbudowany
autotransformator z prostownikiem umożliwia uzyskanie narastającego napięcia
przemiatającego (połówka sinusoidy 50 Hz) o regulowanej amplitudzie (napięcie anody,
kolektora, drenu), a wewnętrzny generator podaje narastające napięcie schodkowe na zacisk
sterowany przyrządu (bazę lub bramkę tranzystora). Spadek napięcia na elemencie badanym
mierzy się bezpośrednio na wejściu X oscyloskopu. Ponieważ oscyloskop posiada jedynie
wejścia napięciowe, pomiar prądu elementu badanego musi się odbywać metodą pośrednią,
przy użyciu wbudowanego, wewnątrz charakterografu, rezystora pomiarowego. Prąd płynący
przez rezystor włączony szeregowo z elementem badanym wywołuje wynikający z prawa
Ohma spadek napięcia, który można mierzyć oscyloskopem w torze Y.
Zdjęcie płyty czołowej charakterografu wraz z opisem przełączników przedstawiono na
rys. 2:
Rys. 2. Widok płyty czołowej charakterografu. Opis w tekscie.
5
Procedura uruchomienia układu pomiarowego wygląda następująco:
Zasilanie wyłączone: przełącznik 5 POWER – OFF, wejście odłączone: przełącznik 2c
- pozycja środkowa OFF
- Wejścia oscyloskopu łączymy przewodami koncentrycznymi zakończonymi wtykami
bananowymi z gniazdkami 1a (kanał-Y) oraz 1b (kanał –X).
- Badany element podłączamy do zacisków wejściowych 2 charakterografu (za pomocą
przewodów do gniazdek radiowych lub bezpośrednio do podstawki tranzystorowej).
Zwracamy uwagę na opis: E,B,C dla tranzystorów bipolarnych oraz S,G,D dla
tranzystorów polowych. Są dwa zestawy zacisków wejściowych 2a oraz 2b załączane
alternatywnie przełącznikiem 2c; w pozycji środkowej obydwa wejścia są odłączone.
- Za pomocą przełącznika 3 wybieramy odpowiednią polaryzację badanego elementu
Towarzyszy temu odpowiednie ustawienie przełącznika 7 (TRANS – FET). Poniżej
podano właściwe ustawienia dla różnych mierzonych przyrządów:
tranzystor bipolarny npn, tranzystor MOSFET kanał-n normalne wyłączony (kanał
wzbogacany), dioda dla kierunku przewodzenia; ustawić: 3 - pozycja NPN, 7 - pozycja
TRANS (wówczas zarówno na zaciski C,D jak i B,G podawane jest napięcie dodatnie)
tranzystor bipolarny pnp, tranzystor MOSFET kanał-p normalne wyłączony
(kanał wzbogacany), dioda dla kierunku zaporowego;
ustawić: 3 - pozycja PNP, 7 - pozycja TRANS (wówczas zarówno na
zaciski C,D jak i B,G podawane jest napięcie ujemne)
tranzystor polowy JFET kanał-n, tranzystor MOSFET kanał-n normalne załączony (kanał
zubożany); ustawić: 3 - pozycja NPN, 7 - pozycja FET (wówczas na zaciski
C,D podawane jest napięcie dodatnie, a na zaciski
B,G podawane jest napięcie ujemne) tranzystor polowy JFET kanał-p,
tranzystor MOSFET kanał-p normalne załączony (kanał zubożany); ustawić: 3 - pozycja
PNP, 7 - pozycja FET (wówczas na zaciski C,D podawane jest napięcie ujemne, a na
zaciski
B,G podawane jest napięcie dodatnie)
dioda dla obserwacji kompletnej charakterystyki (kierunek zaporowy i k. przewodzenia);
ustawić: 3 –pozycja DIODE, 7 – pozycja TRANS
- Za pomocą przełącznika 6 wybieramy odpowiednią wartość ograniczenia prądowego:
100 mA - pozycja SIGNAL (z ang. tranzystor „sygnałowy” czyli małych sygnałów,
inaczej małej mocy) lub 500 mA - pozycja POWER (tranzystor mocy)
- Przełącznikiem 8 ustawiamy krok wymuszenia napięciowego bramki (FET) lub
prądowego bazy (tr. bipolarny). Istnieje możliwość polaryzacji zewnętrznej poprzez
gniazdo- EXT. BIAS
- Przełącznikiem 9 ustawiamy maksymalne napięcie (anody, kolektora, drenu) które
będzie podawane na element badany. Wskazane jest początkowe ustawienie na
minimalne napięcie 5V. USTAWIENIE ZBYT DUŻEGO NAPIĘCIA GROZI
ZNISZCZENIEM ELEMENTU BADANEGO. Jednocześnie zwracamy uwagę na
ustawienie potencjometru 4. Służy on do płynnej regulacji czułości toru X oscyloskopu.
Czułość tę (mierzoną w V/cm) należy każdorazowo ustawić na wymaganym dla danego
pomiaru poziomie biorąc pod uwagę nastaw przełącznika 9 oraz nastaw czułości kanału
X oscyloskopu.
- Czułość prądową w torze Y, wynikająca z wartości wbudowanych rezystorów
pomiarowych (100  dla SIGNAL, 10  dla POWER) przedstawiono Tabeli 1:
-
6
Tabela 1 Czułości prądowe toru Y.
Ustawiona czułość
Przełącznik 6 w pozycji:
toru Y oscyloskopu
SIGNAL
POWER
50 mV/cm
0,5 mA/cm
5 mA/cm
0,1 V/cm
1 mA/cm
10 mA/cm
0,2 V/cm
2 mA/cm
20 mA/cm
0,5 V/cm
5 mA/cm
50 mA/cm
Przykładowo: wybierając ustawienie przełącznika SIGNAL, przez element badany oraz szeregowo połączony
rezystor 100  płynie prąd pomiarowy o natężeniu 1mA. Na rezystorze uzyskujemy spadek napięcia równy
100  x 1 mA = 100 mV. Ustawiając czułość wejścia Y oscyloskopu na 50 mV/cm uzyskujemy odchylenie plamki
w pionie o 2 cm (2 działki). Wynikowa „czułość prądowa” toru Y w takiej konfiguracji wynosi więc 0,5 mA/cm.
-
Przystępując do pomiarów włączamy zasilanie: przełącznik 5 POWER-ON (zapala się
kontrolka 5a) oraz wejście z podłączonym elementem badanym: przełącznik 2c na A
lub B.
3.3
Rejestrator
Rejestrator jest urządzeniem zapisującym przebiegi zmian napięcia podawanego na dwa
wejścia rejestratora: X oraz Y. Zapis za pomocą pisaka dokonywany jest w układzie
współrzędnych Y-X. Jeśli chcemy zmierzyć i wyrysować charakterystykę prądowonapięciową
elementu elektronicznego (np. diody), to możemy posłużyć się układem przedstawionym na
rys.3.
Ponieważ rejestrator, podobnie jak oscyloskop, posiada jedynie wejścia napięciowe
pomiar prądu elementu badanego musi się odbywać metodą pośrednią, przy użyciu rezystora
pomiarowego (analogicznie jak w przypadku omówionym dla charakterografu). Prąd I płynący
przez rezystor R, włączony szeregowo z elementem badanym D, wywołuje spadek napięcia Uy,
który jest mierzony na wejściu Y rejestratora. W zależności od spodziewanej wartości prądu
dobieramy wartość rezystora R oraz czułość napięciową wejścia Y. Na przykład: w zakresie
wartości prądu kilku mA , stosując rezystor R=10 W i czułość wejścia 10 mV/cm uzyskujemy
czułość prądową przebiegu 1 mA/cm na osi Y wykresu charakterystyki I-U. Natomiast spadek
napięcia Ux na elemencie badanym D mierzony jest bezpośrednio na wejściu X rejestratora.
Konieczny jest dobór właściwej czułości napięciowej wejścia X (na przykład 50 mV/cm dla
diody spolaryzowanej w kierunku przewodzenia).
Rys.3. Układ do pomiaru charakterystyki I-U diody z wykorzystaniem rejestratora.
7
Wykorzystanie multimetru VC-10T, 1321 lub 1331 jako źródła prądowego
Większość multimetrów cyfrowych (np. VC-10T, 1321, 1331) pracując w trybie
pomiaru rezystancji (czyli jako omomierz) mierzy i pokazuje na wyświetlaczu spadek napięcia
na badanym elemencie wywołany przepływem prądu ze źródła prądowego wbudowanego w
multimetr. Oprócz funkcji pomiaru rezystancji można tę cechę przyrządu wykorzystać do
pomiaru charakterystyk prądowo-napięciowych dla bardzo małych prądów.
Multimetry VC-10T, 1321 i 1331 posiadają wewnętrzne źródło prądowe o wydajności
zależnej od wybranego zakresu pomiarowego rezystancji; patrz tabela 2.
Tabela 2. Wartości natężenia źródła prądowego multimetrów cyfrowych.
Zakres
200 
2 k
20 k
200 k
1 M
2 M
20 M
omomierza
VC-10T
10 mA
1 mA
100 A
10 A
1 A
3.4
1321
10 mA
1 mA
100 A
10 A
1 mA
100 nA
1331
10 mA
1 mA
100 A
10 A
1 mA
100 nA
Badany element podłączany jest pomiędzy zaciski „HI” („W” w miernikach 1321, 1331)
i „LO” (odpowiednio: „N”). Przepływający prąd wywołuje na badanym elemencie spadek
napięcia o polaryzacji przeciwnej, niż wynikałoby to z oznaczeń zacisków multimetru, czyli: +
na zacisku „LO” („N”), ľ na zacisku „HI” („W”).
Liczba wyświetlana przez multimetr odpowiada napięciu mierzonemu na badanym
elemencie, wyrażonemu w miliwoltach, przy czym należy brać pod uwagę jedynie cyfry, a
nie przecinek, np. wyświetlana wartość 12,34 oznacza, że spadek napięcia na badanym
elemencie, przy natężeniu prądu wynikającym z wybranego zakresu pomiarowego, wynosi
1234 mV, wyświetlana wartość 0076 oznacza spadek napięcia 76 mV.
Ponieważ dla tych multimetrów, pracujących w trybie pomiaru rezystancji, zakres
prawidłowo wskazywanych napięć wynosi 0÷2,999 V nadają się one do pomiaru spadku
napięcia na półprzewodnikowych złączach p-n spolaryzowanych w kierunku przewodzenia.
Przekroczenie zakresu wskazań woltomierza, 2999 mV (a praktycznie wyświetlenie
liczby 3000) oznacza, że źródło prądowe nie zapewnia ustalonej dla danego zakresu
wartości prądu.
4
Rezystory i kondensatory
4.1 Rezystory
Rezystory (oporniki) to najczęściej spotykane elementy bierne w układach. Wykonywane są w
różnych odmianach, przeważnie jako:
- warstwowe metalowe – cienka warstwa naparowanego metalu (np. CrNi) na korpusie
ceramicznym, może być nacinana w celu zwiększenia długości ścieżki rezystywnej
- rezystory węglowe - cienka warstwa grafitu na korpusie ceramicznym,
- grubowarstwowe –rezystywna warstwa cermetowa (cermet - mieszanina ceramiki i tlenków
metali) nakładana np. metodą sitodruku na korpusy ceramiczne. W ten sposób wytwarzane
są także rezystory miniaturowe do montażu powierzchniowego.
- rezystory nawijane drutowe - szczególnie wytrzymałe dla dużych mocy.
8
Rezystor jest elementem liniowym, tzn jego charakterystyka I-U jest prostą, co oznacza, że
rezystancja (oporność) jest stała i nie zależy od wartości prądu, napięcia czy innych czynników.
Innymi słowy, niezależnie od warunków, spełnione jest prawo Ohma:
R = U/I
[ =V/A]
W innym przypadku mamy do czynienia z rezystorami nieliniowymi, np.: fotorezystory,
termistory, warystory. Elementy te będą również badane w czasie ćwiczeń.
Podstawowe parametry oporników to: rezystancja nominalna, tolerancja (maksymalna
odchyłka od rezystancji nominalnej wyrażona w procentach), moc dopuszczalna, napięcie
graniczne (dopuszczalne), temperaturowy współczynnik rezystancji (TWR), który określa
zmiany rezystancji zachodzące pod wpływem temperatury.
Rezystory produkuje się masowo i klasyfikuje w standardowych szeregach wartości rezystancji
i związanych z nimi określonych tolerancjach.
Wartości znamionowe rezystancji ułożone są w szeregi (E) z dzielnikiem : q=√10, gdzie
n=6,12,24,48,96,192; n oznacza liczbę wartości nominalnych w ramach jednej dekady
uzyskanych przez kolejne dzielenie, poczynając od 10/q, 10/q2, 10/q3 itd. Przykładowo,
szeregowi o oznaczeniu E12 odpowiadają wielkości: n=12, q=1,21 i wartości nominalne:
1 1,2 1,5 1,8 2,2 2,7
3,3 3,9 4,7 5,6 6,8
8,2 …10
wyrażające liczbę jednostek (, k lub M) oraz tolerancja: ±10% (zwróćmy uwagę jaki jest
możliwy maksymalny rozrzut sąsiadujących wartości nominalnych dla tej tolerancji). Biorąc
pod uwagę zakres wymaganych wartości rezystorów do różnych zastosowań od 10  do 100
M, daje to siedem dekad, czyli 84 wartości oferowanych oporników w tym typoszeregu.
Szereg E48 będzie miał 48 nominalnych wartości w ramach jednej dekady, a tolerancję ±5%,
(Jaka tolerancja będzie dla szeregu E96?). Istnieje też szereg R40 gdzie n=40.
Typowe moce nominalne to 0,125 W, 0,25 W, 0,5 W, 1 W oraz 2 W. Ze względu na różną
moc nominalną rezystory maja różne gabaryty.
Oznaczenia (cechy) na rezystorach o dużych rozmiarach nanoszone są za pomocą symboli np.:
120 = 120, 15k = 15k, 1k1 = 1,1k, 1M =1M, ale 0R1 = 0,1 oraz 0E5 = 0,5. Na
małych opornikach zazwyczaj nanosi się kody paskowe w postaci 3 lub 4 barwnych pasków.
Pierwsze dwa paski oznaczają dwie znaczące cyfry wartości, trzeci pasek mnożnik wartości, a
czwarty oznacza tolerancję. Poniżej, w tabeli 2, podano znaczenie barw pasków.
Tabela 2. Kody paskowe oznaczeń rezystorów
cyfra
mnożnik
tolerancja [ %]
0
100
20
brązowy
1
10
1
1
czerwony
2
102
2
pomarańcz.
3
10
3
3
żółty
4
104
zielony
5
10
5
niebieski
6
106
fioletowy
7
10
7
szary
8
10-2
-
9
-1
-
kolor paska
czarny
biały
10
0..+100
0,5
0,25
0,1
9
złoty
srebrny
-
10-1
-
-2
10
5
10
Osobnym rodzajem rezystorów są rezystory regulowane: potencjometry lub reostaty,
posiadające trzy wyprowadzenia, jedno podłączone do ślizgacza przesuwanego po ścieżce
rezystywnej.
4.2 Kondensatory
Kondensator składa się z dwóch przewodzących płytek (okładek) i dielektryka wypełniającego
przestrzeń między płytkami. Właściwością kondensatora jest zdolność ładowania go ładunkiem
elektrycznym pod wpływem przyłożonego napięcia. Pojemność kondensatora C wyraża się
wzorem:
C = Q/U, jednostka pojemności to farad
[F = C/V] (kulomb/wolt)
Pojemności kondensatorów spotykanych w układach elektronicznych są dużo mniejsze niż 1 F,
i wyrażane są zazwyczaj w pF, nF oraz F.
Szeregi wartości nominalnych kondensatorów ułożone są podobnie do omówionych dla
rezystorów.
Do najważniejszych parametrów kondensatorów, oprócz wartości znamionowej pojemności,
należą: dopuszczalne napięcie pracy (dla większych grozi przebicie), tolerancja, stratność (tg)
oraz temperaturowy współczynnik pojemności (TWC).
Wyróżnia się wiele typów kondensatorów związanych z konstrukcją i zastosowanym rodzajem
dielektryka (od którego bierze się ich nazwa):
-
-
-
Kondensatory z tworzywa sztucznego (stała dielektryczna 2-3); dielektryk w postaci folii
poliestrowej, polistyrenowej, poliwęglanowej (te mają szczególnie małą stratność i dobrą
stabilność): elektrody z folii metalowej lub plastikowej metalizowanej.
Najczęściej mają konstrukcję zwijanego rulonu folii dzięki czemu uzyskuje się duże pojemności
(zakres od 10 pF do 100 F) oraz wysokie napięcia pracy do 1000 V. Popularne bo tanie w
produkcji.
Kondensatory papierowe, historycznie bardzo popularne, obecnie stosowane wyłącznie jako k.
odkłócające, a to dzięki właściwości samoregeneracji (odporność papieru na przebicia impulsowe)
Kondensatory ceramiczne produkowane z jednej lub wielu płytek ceramicznych. Stosowana
ceramika dzieli się na trzy klasy: klasa 1 – o małej stałej dielektrycznej, pojemności od 0,47 pF do
560 pF, klasa 2 - o dużej stałej dielektrycznej, pojemności od 10 pF do 10 F, klasa 3 – ceramika z
materiałów ferroelektrycznych o ekstremalnie wysokiej stałej dielektrycznej; pojemności nawet do
100 mF, ale niskie napięcia pracy.
Kondensatory mikowe (mika to minerał pozwalający łupać się na cienkie płatki) o bardzo dobrych
właściwościach: mała stratność, wysoka stabilność, wysokie napięcia pracy. Są jednak duże i
stosunkowo drogie.
Powyższe typy kondensatorów są niepolaryzowalne, to znaczy biegunowość podłączenia
nie odgrywa roli. Inaczej jest z kondensatorami elektrolitycznymi.
-
Kondensatory elektrolityczne (elektrolity) o elektrodach aluminiowych lub tantalowych. Jedna z
elektrod (anoda) jest pokryta tlenkiem, a przestrzeń pomiędzy elektrodami jest wypełniona
elektrolitem. Konieczne jest więc zachowanie biegunowości kondensatora. Obudowa kondensatora
połączona jest do wyprowadzenia bieguna ujemnego (katody). W przypadku odwrotnego
podłączenie istnieje groźba rozerwania obudowy ze względu na gazowanie elektrolitu.
Kondensatory aluminiowe osiągają bardzo duże pojemności, nawet do 500 mF, ale mają niskie
napięcia pracy, duże wymiary i ulegają starzeniu (ich parametry pogarszają się z upływem czasu).
10
Nowsze rozwiązania to tzw „elektrolity suche” wytrzymałe na zmiany temperatur i odporne dużo
bardziej na starzenie. Wytwarzane o pojemnościach do 2200 F. Natomiast kondensatory
elektrolityczne tantalowe mają dużo lepsze parametry od aluminiowych: wyższe napięcia przebicia,
mniejsze upływności i stratność oraz znacznie mniejsze wymiary (większa stała dielektryczna).
Produkowane w zakresie pojemności do 1000 F.
11