Dispozitive semiconductoare

Dispozitivele semiconductoare cu seleniu, cu cuproxid, cu germaniu si cu siliciu functioneaza pe principiul utilizarii conductibilitatii intr-un singur sens al jonctiunii pn adica in sensul polarizarii directe.

Avind in vedere proprietatile specifice ale dispozitivelor semiconductoare, se vor prezenta citeva date generale privind practica montajelor cu aceste elemente active.

Dioda semiconductoare prezinta o rezistenta in sensul conductiei de 50 … 300 Ohmi, iar in sensul invers de 0,5 … 1,5 MOhmi. Dioda cu contact punctiform a aparut inaintea celorlalte tipuri si azi se executa dintr-un cristal semiconductor cu germaniu sau cu siliciu pe suprafata caruia se creeaza un contact punctiform cu ajutorul unui virf metalic.

In mod obisnuit, diodele cu siliciu suporta tensiuni mai mari decit cele cu germaniu. Principalele metode de fabricare a diodelor semiconductoare sint alierea (cu jonctiuni abrupte), difuzia sau drift (jonctiuni prin incalzirea cristalului) si prin crestere epitaxiala sau tragere (diode de comutatie).

Structura, simbolul si caracteristica curent-tensiune sint reprezentate in figura 10.

Tranzistorul este constituit practic din doua diode semiconductoare cu o regiune comuna si un adaos de impuritati, pentru a le mari conductivitatea, devenind astfel capabile de a genera si amplifica oscilatii electrice. In functie de natura zonei comune, tranzistoarele sint de tip pnp si npn. Curentul uneia din diode comanda curentul celeilalte diode (fig. 30). Deoarece dispozitivul transfera o rezistenta mica intr-o rezistenta mare i s-a dat si denumirea de tranzistor (TRANsfer-reZISTOR).

Tranzistoarele pot fi conectate, in functie de tipul si rolul lor, in unul din celc trei montaje cu emitorul, baza, colectorul comun (fig. 64).

Cel mai frecvent utilizat este montajul cu emitorul comun. El se caracterizeaza prin rezistenta mica la intrare (10 KOhmi … 100 KOhmi), rezistenta mare la iesire (10 KOhmi…100 KOhmi), amplificare de tensiune ridicata (100…. 5 000 ori), amplificare mare de curent (10 … 200 ori) si de putere (103 … 104 ori).

Verificarea diodelor semiconductoare se executa cu ohmmetrul, a carui tensiune de alimentare nu trebuie sa fie mai mare de 1,5 V. Se fac doua masuratori cunoscind borna a ohmmctrului se poate afla anodul diodei, rezistenta masurata fiind mica si deci polarizarea este in sensul conductici curentului; inversind polaritatea, rezistenta va fi mare (0,5 KOhmi … 1,5 MOhmihmi) si dioda nu conduce. Se considera buna dioda care prezinta raportul intre rezistenta citita in sensul deblocare si rezistenta in sensul conductiei de cel putin 100:1, iar acceptabila, dioda al carei raport intre valorile rezistentei masurate este de cel putin 10:1.

Verificarea tranzistoarelor se poate face cu mai mul le feluri de aparate, cu un grad mai marc sau mai mic de complexitate. In lipsa unor aparate speciale, incercarea tranzistoarelor se efectueaza fara instrumente de masura, in montaje cu casca telefonica, cu beculet de scala sau cu diode luminisccnte (LED). Cea mai simpla, comoda si oarecum precisa metoda in cazul radioamatorilor consta in folosirea ohmmetrului sau a unui miliampermetru.

Cunoscind ca tranzistorul este format clin doua diode (fig. 63), se va verifica in primul rind starea celor doua diode echivalente. In sensul conductici, rezistenta masurata nu va depasi 100 kOhmi, iar in sensul blocarii va fi mai mare de 100 kOhmi (raport 1:10). Dupa verificarea sectiunilor EB si BC, se probeaza in cele doua sensuri, pe rind, cu ohmmetrut, sectiunea EC. In sensul polarizarii corecte, rezistenta va trebui sa fie mai mare (minimum 100 kOhmi) decit in sensul polarizarii inverse. Cu aceste caracteristici tranzistorul este utilizabil.

O alta metoda de incercare a tranzistoarelor eu indicarea aproximativa a amplificarii consta in conectarea ohmmetru- lui cajn schema din figura 66, a. Scurtcircuitand rezistorul de 100 kOhmi la un tranzistor in perfecta stare, rezistenta indicata de ohmmetru va fi mai mare de 50 kOhmi. Daca ohmmetrul indica valoarea zero inseamna ca exista un scurtcircuit intre rezistor si colector. Se va introduce apoi rezistorul de 100 kOhmi intre colector si baza si daca ohmmetrul va indica o re-zistenta de 5 … 10 kOhmi, tranzistorul se poate considera bun.

Cu cit este mai mica valoarea rezistentei masurata cu ohmmetrul, cu atit este mai mare amplificarea tranzistorului. La un tranzistor defect indicatia ramine aceeasi in ambele cazuri.

Desi simpla, metoda se aplica si la sortarea rapida a tranzistoarelor pereche pentru etajele de audiofrecventa din amplificatoarele diferentiale. Aceste tranzistoare trebuie sa prezinte acelasi factor de amplificare.

Montajul din figura 66, b foloseste ca instrument de masura un miliampermetru. In acest caz, curentul masurat trebuie sa fie mic (5 —100 uA). Daca intre baza si colector se conecteaza un rezistor ele 10 … 100 kOhmi, curentul de colector creste cu atit mai mult cu cit amplificaiea (Beta) este mai mare. In cazul in care curentul de colector masurat (Ic0) este mare (peste 1 mA) chiar fara a conecta rezistorul, sau daca la conectarea rezistorului curentul nu creste tranzistorul este defect.

Folosind in locul miliampermetrului o casca, cresterea curentului este pusa in evidenta de un pocnet, care se aude in casca.

Indicarea factorului de amplificare se marcheaza, la multe tipuri de tranzistoare, printr-un punct colorat in dreptul colectorului pe capsula. In general, culorile au urmatoarea semnificatie rosu — 17 … 35; portocaliu — 25 … 45; galben —35 … 55; verde — 45 … 65; albastru —65; albastru —55 … 85; violet —65 … 125; alb —22 … 44 sau 90 … 150.

Un montaj care foloseste ca indicator un beculet de lanterna, pentru masurarea numai a tranzistoarelor de putere, este prezentat in figura 67. Se conecteaza intre emitorul si colectorul tranzistorului de masurat un beculet de lanterna (4,5 V/0,3 A) si o baterie de 4,5 V, in sensul din figura pentru tranzistoare pnp si in sensul invers pentru tipul npn.

In cazul cind tranzistorul este bun, beculetul nu se aprinde, deoarece spatiul colector-emitor are o rezistenta relativ mare. Se introduce intre EB un rezistor de 200 O pentru un tranzistor pnp sau se inverseaza bateria pentru un tranzistor npn.

Daca tranzistorul este bun, datorita unei polarizari adecvate apare curentul de colector si beculetul se aprinde. Daca beculetul nu se aprinde, se inlocuieste rezistorul de 200 Ohmi cu unul de 50 Ohmi si daca nici astfel nu se aprinde inseamna ca tranzistorul este defect. Montajul se foloseste pentru tranzistoare al caror curent de colector (Ic) depaseste 300 mA.

Montajul cu emitorul comun din figura 68 poate verifica comportarea tranzistorului ca amplificator. La un tranzistor bun, diferenta indicatiilor obmmetrului intre ambele masuratori (pozitia 1 si 2) trebuie sa fie mare in caz ca la una din jonctiuni ohmmetrul indica zero, jonctiunea respectiva este strapunsa. Se va inversa polaritatea ohmmetrului la montajele cu tranzistoare npn.

Inlocuirea diodelor si tranzistoarelor se face prin dezlipirea celor defecte cu un ciocan de lipit de putere mica (35 W), in timp ce conductoarele de legatura se mentin la o temperatura mica, cu o penseta sau cleste cu virf plat care absorb caldura terminalelor (sunt termic).

Desi tranzistoarele rezista la socuri mecanice, ele nu rezista la supraincalziri produse de curenti prea mari sau la tensiuni inverse care depasesc o anumita limita. De aceea, se va evita greseala de a conecta sursa de alimentare cu polaritatea inversa. La lipirea tranzistoarelor se recomanda, scoaterea ciocanului din priza (daca este cu rezistenta) si sa nu se scurteze prea mult terminalele tranzistoarelor. De asemenea, se recomanda sa fie folosit un sunt termic.

S-a constatat ca in special tranzistoarele cu siliciu se defecteaza in timpul lipirii, datorita socurilor electrice procitise de curentii parazitari care provin din reteaua de curent alternativ prin ciocanul de lipit, a carui parte metalica se recomanda sa fie lipita la masa. In caz contrar, montajele tranzistoriza ie se vor izola complet fata de masa de lucru in timpul operatiei de lipire.