FY06 15-16 Flashcards
ledi
loistediodi, valaiseva puolijohdekomponentti
transistori
kolminapainen puolijohdekomponentti. Transistorit voivat toimia esimerkiksi kytkimenä, vahvistimena tai muistielementtinä.
miksi puolijohteita käytetään elektroniikassa?
Puolijohteilla on monia elektroniikan kannalta hyödyllisiä ominaisuuksia. Puolijohteiden sähkönjohtokykyyn voidaan vaikuttaa lisäämällä niihin epäpuhtauksia. Toisaalta erilaisia puolijohdemateriaaleja voidaan liittää toisiinsa siten, että sähkönjohtavuutta voidaan hallita vielä valmiissa komponenteissakin.
puolijohdekomponentit
diodit, transistorit ja mikropiirit. kooltaan pieniä ja niiden tarvitsema käyttöjännite on alhainen
päästösuunta
sähkövirta voi kulkea diodin läpi vain yhteen suuntaan. Tällöin diodi on kytketty päästösuuntaan. kun ledin anodi kytketään jännitelähteen plusnapaan, sähkövirta kulkee ledin läpi. Ledin pitempi jalka on anodi ja lyhempi katodi. päästösuunta on anodilta katodille.
estosuunta
Jos sähkövirta ei pääse kulkemaan diodin läpi, diodi on kytketty estosuuntaan.
miten voidaan hyödyntää sitä, että diodi päästää sähkövirran kulkemaan vain yhteen suuntaan?
diodia voidaan käyttää esimerkiksi suojaamaan elektroniikkaa vääränsuuntaisilta virtapiikeiltä tai vaihtovirran tasasuuntaukseen
diodin ominaiskäyrä
kuvaa diodin läpäisevän sähkövirran eli diodivirran riippuvuutta diodin päiden välisestä potentiaalierosta eli diodin napajännitteestä. Kun napajännite ylittää kynnysjännitteen, sähkövirta alkaa kasvaa voimakkaasti. Kynnysjännitteen suuruutta voidaan arvioida sovittamalla suora kuvaajan nopeasti kasvavaan osaan. Sovitetun suoran ja jänniteakselin leikkauskohdasta nähdään kynnysjännite
miksi osa diodeista soveltuu lämpötilan mittaamiseen?
Ominaiskäyrän muoto riippuu diodin lämpötilasta ja siten on olemassa myös lämpötilan mittaamiseen soveltuvia diodeja.
estovirta
Estosuuntaankin kytketyn diodin läpi kulkee pieni sähkövirta (estovirta). Sen suuruus riippuu estosuuntaisen jännitteen suuruudesta. Jos estojännite kasvaa liikaa, diodissa tapahtuu läpilyönti ja diodi tuhoutuu. Läpilyöntijännite on diodista riippuen 5–1000 V.
zener- ja vyörypurkausdiodit
eivät tuhoudu melko suurenkaan sähkövirran kulkiessa estosuuntaan. Koska näissä diodeissa sähkövirran kulku estosuuntaan alkaa tarkasti määritellyillä jännitteillä, niitä voidaan käyttää jännitteen tarkkailuun ja säätöön
minkä mukaan ledin väri määräytyy?
mistä puolijohdemateriaalista se on valmistettu.
toteutuuko Kirchoffin II laki myös diodeilla?
joo. komponenttien jännitehäviöiden summa on sama kuin jännitelähteen napajännite.
etuvastus
Vastus, jonka tarkoitus on rajoittaa ledin läpi kulkevaa sähkövirtaa
miten puolijohteen sähkönjohtokykyä voidaan parantaa?
Puolijohteessa on hyvin vähän sähkövirran vaatimia vapaita elektroneja. Puolijohteen sähkönjohtokykyä voidaan parantaa seostamalla siihen pieniä määriä sopivasti valitun toisen aineen atomeja. Näitä atomeja kutsutaan epäpuhtausatomeiksi. Käytettyjä epäpuhtausatomeja on kahdenlaisia: toisissa on elektronipilven ulkokuorella yksi elektroni enemmän kuin alkuperäisessä puolijohdeatomissa, toisissa yksi vähemmän.
n-tyypin puolijohde
epäpuhtausatomi tuo elektronirakenteeseen mukanaan ylimääräisen elektronin, joka toimii negatiivisesti varautuneena varauksenkuljettajana
p-tyypin puolijohde
epäpuhtausatomilla on yksi elektroni vähemmän kuin puolijohteella ja elektronirakenteeseen syntyy elektroniaukko. Elektroniaukko käyttäytyy kuten positiivisesti varautunut varauksenkuljettaja
miten puolijohdekomponentteja valmistetaan?
yhdistämällä eri tavoin seostettuja puolijohteita toisiinsa. Kun p- ja n-tyypin puolijohdepalat liitetään toisiinsa, syntyy pn-liitos.
diodin toimintaperiaate
Kun puolijohteet liitetään toisiinsa, liitoskohdan lähistöllä olevia p-puolen aukkoja alkaa siirtyä lämpöliikkeen vaikutuksesta rajapinnan läpi n-puolelle ja n-puolen elektroneja p-puolelle. Kun elektroni kohtaa atomisidoksessa olevan aukon, se asettuu siihen. Elektroni ja aukko eivät enää tämän jälkeen toimi varauksenkuljettajina. Liitoskohdan läheisyyteen muodostuu tyhjennysalue, jossa ei ole vapaita varauksenkuljettajia.
Tyhjennysalueen molemmille puolille jää nettovaraus. Ylimääräisiä elektroneja rakenteeseen tuoneet atomit muuttuvat nämä elektronit menetettyään positiivisesti varautuneiksi ioneiksi. Toisaalta elektroniaukkoja synnyttäneistä atomeista tulee negatiivisesti varautuneita ioneja, kun elektronit asettuvat aukkoihin. n- ja p-puolen välille syntyy sähkökenttä ja potentiaaliero, joka havaitaan kynnysjännitteenä. Kuten tutkimuksessa 1 todettiin, sähkövirta saadaan kulkemaan tyhjennysalueen läpi, kun ulkoinen päästösuuntainen jännite on vähintään kynnysjännitteen suuruinen. Estosuuntainen jännite kasvattaa tyhjennysaluetta, päästösuuntainen jännite pienentää sitä.
valkoinen ledi
todellisuudessa sininen tai UV (ultravioletti)-ledi, joka on päällystetty keltaisella, fosforipitoisella valkoista valoa tuottavalla loisteaineella, tai kolmen erivärisen ledin yhdistelmä, jonka valo aistitaan valkoisena.
miksi ledi valaisee?
elektronin siirtyessä aineen elektronirakenteessa olevaan aukkoon, osa sen energiasta muuntuu sähkömagneettisen säteilyn energiaksi. Säteilyn aallonpituus riippuu aineesta, josta puolijohde on valmistettu. Ledeissä tämä syntyvä sähkömagneettinen säteily on näkyvän valon alueella.
fotodiodi
valolle herkkä diodi. sähkömagneettinen säteily voi saada aikaan diodin anodin ja katodin välille jännitteen. Fotodiodiin osuva valo voi irrottaa elektroneja atomisidoksista, jolloin tyhjennysalueelle syntyy aukko-elektroni-pareja. Tästä aiheutuu estosuuntainen sähkövirta (estovirta) pn-liitoksen läpi. Valokennojen toiminta perustuu tähän ilmiöön
luokka 0
Luokan 0 laitteita ei saa enää myydä Suomessa, mutta niitä on vielä käytössä. Suojaus perustuu yhden eristekerroksen peruseristykseen.
luokka 1
peruseristyksen lisäksi suojamaadoitus. Suojamaadoitetussa pistorasiassa ja pistotulpassa on metalliliuskat, jotka yhdistyvät sähkölaitteen suojajohtimen kautta laitteen metalliosiin kuten metallirunkoon. Suojamaadoituksen tarkoituksena on johtaa vikatilanteissa syntyvä sähkövirta maadoitusjohdon kautta maahan. Jos tällainen vikavirta syntyy, sähköverkon sulake laukeaa.
luokka 2
suojaeristys. Laitteen ulkokuori on eristävää ainetta, kuten muovia, joten laitteen kuori ei voi tulla jännitteelliseksi. Suojaeristetyn laitteen pistotulppa on usein kapea ja sen voi kytkeä suojamaadoitettuun pistorasiaan
luokka 3
käytetään niin matalaa jännitettä, että vaikka eristys rikkoutuisi, mahdollinen sähköisku on vaaraton. Puhelimen laturi
kylpyhuoneen sähkölaitteet
Kylpyhuoneessa saa käyttää vain kosteisiin tiloihin suunniteltuja II ja III luokan laitteita. Vesi ja sähkö voivat olla vaarallinen yhdistelmä, koska vesijohtovesi ja luonnonvedet johtavat sähköä
sähkölaitteiden IP-luokitus
kertoo laitteen suojaustason mm. pölyä ja vettä vastaan
pienoisjännite
Pienoisjännitettä käyttävän laitteen jännite on niin pieni, että kosketettaessa jännitteisiä osia käyttäjälle ei synny hengenvaaraa. Pienoisjännite saadaan aikaan erillisellä suojamuuntajalla, joka voidaan liittää pistorasiaan. Pienoisjännitteisten laitteiden jännite saa olla enintään 50 V (vaihtojännite) tai 120 V (tasajännite). Kannettavan tietokoneen ja puhelimen virtalähteet ovat suojamuuntajia.
suurjännite
yli 1000 V jännite. Suurjännitteitä käytetään mm. energiansiirrossa sekä junien ja raitiovaunujen ajolangoissa. Suurjännitteet voivat aiheuttaa yllättävän vaaratilanteen, koska ne voivat saada sähkövirran kulkemaan myös eristekerroksen läpi.
läpilyönti
Ilmiötä, jossa sähkövaraus purkautuu aineen läpi, kutsutaan läpilyönniksi. Voimansiirtolinjojen 400 kV potentiaalissa olevat varaukset voivat kulkea ilman läpi jopa useita metrejä. Varoetäisyys 400 kV jännitejohtojen lähellä työskennellessä on 5 metriä.
mitkä asiat vaikuttavat läpilyöntilujuuteen?
Jos ilma on kostea, tai ilmassa on jostakin syystä paljon ioneja, läpilyöntilujuus voi olla merkittävästi matalampi kuin kuivassa ilmassa.
ryhmäkeskus
Kodin sähköverkko on yhteydessä jakeluverkkoon ryhmäkeskuksen välityksellä. Ryhmäkeskuksesta verkko jakautuu eri puolilla kotia sijaitseviin pistorasioihin. Niistä saadaan jännite sähkölaitteisiin. Ryhmäkeskuksessa ovat asuinhuoneiston pääkytkin ja sulakkeet.
johdonsuojakatkaisija
Modernia automaattisulaketta kutsutaan johdonsuojakatkaisijaksi. katkaisevat virtapiirin, jos sähkövirta kasvaa liian suureksi. Liian suuri sähkövirta aiheuttaa sähköjohtojen kuumenemista ja siten tulipalon riskin. Syitä sähkövirran kasvamiseen saattavat olla esimerkiksi sähköverkon liiallinen kuormittaminen tai oikosulku virtapiirissä. Johdonsuojakatkaisijan toiminta perustuu kahteen seikkaan: suojakatkaisimen lämpenemiseen ylikuormituksen seurauksena, sekä magneettiseen laukaisuun oikosulun aiheuttaman nopean sähkövirran kasvun seurauksena. Yleisimpiä ovat johdonsuojakatkaisijat, joiden nimellisvirta, eli suurin sähkövirta jonka sulake kestää ennen laukeamista, on 10 A tai 16 A.
pääkytkin
Pääkytkimestä voi kytkeä jännitteettömäksi koko kodin esimerkiksi sähkötöitä tehtäessä.
vikavirtasuoja
Uusissa sähköasennuksissa käytetään sulakkeiden lisäksi myös vikavirtasuojaa. Se katkaisee sähkövirran piirissä, jos havaitaan, että piiriin lähtevä sähkövirta ja piiristä palaava sähkövirta poikkeavat toisistaan, eli virtapiiristä poistuu sähkövarauksia. Vikavirtasuoja laukeaa jo noin 10 mA:n vikavirrasta.
CE-merkki
laite täyttää Euroopan unionin sähkölaitteelle asettamat vaatimukset.
erot eri maissa toimivien sähkölaitteiden välillä
Suomessa sähköverkon jännite on 230 V ja taajuus 50 Hz, kun esimerkiksi Yhdysvalloissa käytettävä jännite on 120 V ja taajuus 60 Hz. Myös laitteiden pistotulpissa on eroja. Pistotulpat on suunniteltu tarkoituksella erilaisiksi estämään laitteiden kytkemisen ei-yhteensopivaan sähköverkkoon.
matkasovitin
Sovittimen avulla voit kytkeä eurooppalaisen pistotulpan esimerkiksi amerikkalaiseen pistorasiaan. Sovitin ei kuitenkaan muunna sähköverkon jännitettä tai taajuutta, joten adapterin sopiminen pistorasiaan ei ole tae turvallisuudesta
mitä sähkövirran synty edellyttää virtapiirissä?
kahden pisteen välistä potentiaalieroa
kumpi on vaarallisempaa, vaihtovirta vai tasavirta?
Kun jännite on sama, vaihtovirta on yleensä tasavirtaa vaarallisempi, mutta syntyvien vammojen kannalta oleellista on sähkövirran suuruus. Muutaman milliampeerin sähkövirrat saavat aikaan lihaskouristuksia, ja noin kymmentä milliampeeria suuremmat virrat aiheuttavat hengenvaaran.
mikä kehossa johtaa sähköä hyvin?
verisuonet ja kudosnesteet johtavat hyvin sähköä, luut puolestaan huonosti
sähköpalon vaarat
Sähkölaitteen palamisesta aiheutuvat kaasut ovat usein myrkyllisiä. Sähköpalon yhteydessä on usein myös sähköiskun vaara.
