FY06 15-16

Question 1

ledi

Answer 1

loistediodi, valaiseva puolijohdekomponentti

Question 2

transistori

Answer 2

kolminapainen puolijohdekomponentti. Transistorit voivat toimia esimerkiksi kytkimenä, vahvistimena tai muistielementtinä.

Question 3

miksi puolijohteita käytetään elektroniikassa?

Answer 3

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.

Question 4

puolijohdekomponentit

Answer 4

diodit, transistorit ja mikropiirit. kooltaan pieniä ja niiden tarvitsema käyttöjännite on alhainen

Question 5

päästösuunta

Answer 5

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.

Question 6

estosuunta

Answer 6

Jos sähkövirta ei pääse kulkemaan diodin läpi, diodi on kytketty estosuuntaan.

Question 7

miten voidaan hyödyntää sitä, että diodi päästää sähkövirran kulkemaan vain yhteen suuntaan?

Answer 7

diodia voidaan käyttää esimerkiksi suojaamaan elektroniikkaa vääränsuuntaisilta virtapiikeiltä tai vaihtovirran tasasuuntaukseen

Question 8

diodin ominaiskäyrä

Answer 8

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

Question 9

miksi osa diodeista soveltuu lämpötilan mittaamiseen?

Answer 9

Ominaiskäyrän muoto riippuu diodin lämpötilasta ja siten on olemassa myös lämpötilan mittaamiseen soveltuvia diodeja.

Question 10

estovirta

Answer 10

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.

Question 11

zener- ja vyörypurkausdiodit

Answer 11

eivät tuhoudu melko suurenkaan sähkövirran kulkiessa estosuuntaan. Koska näissä diodeissa sähkövirran kulku estosuuntaan alkaa tarkasti määritellyillä jännitteillä, niitä voidaan käyttää jännitteen tarkkailuun ja säätöön

Question 12

minkä mukaan ledin väri määräytyy?

Answer 12

mistä puolijohdemateriaalista se on valmistettu.

Question 13

toteutuuko Kirchoffin II laki myös diodeilla?

Answer 13

joo. komponenttien jännitehäviöiden summa on sama kuin jännitelähteen napajännite.

Question 14

etuvastus

Answer 14

Vastus, jonka tarkoitus on rajoittaa ledin läpi kulkevaa sähkövirtaa

Question 15

miten puolijohteen sähkönjohtokykyä voidaan parantaa?

Answer 15

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.

Question 16

n-tyypin puolijohde

Answer 16

epäpuhtausatomi tuo elektronirakenteeseen mukanaan ylimääräisen elektronin, joka toimii negatiivisesti varautuneena varauksenkuljettajana

Question 17

p-tyypin puolijohde

Answer 17

epäpuhtausatomilla on yksi elektroni vähemmän kuin puolijohteella ja elektronirakenteeseen syntyy elektroniaukko. Elektroniaukko käyttäytyy kuten positiivisesti varautunut varauksenkuljettaja

Question 18

miten puolijohdekomponentteja valmistetaan?

Answer 18

yhdistämällä eri tavoin seostettuja puolijohteita toisiinsa. Kun p- ja n-tyypin puolijohdepalat liitetään toisiinsa, syntyy pn-liitos.

Question 18

diodin toimintaperiaate

Answer 18

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.

Question 19

valkoinen ledi

Answer 19

todellisuudessa sininen tai UV (ultravioletti)-ledi, joka on päällystetty keltaisella, fosforipitoisella valkoista valoa tuottavalla loisteaineella, tai kolmen erivärisen ledin yhdistelmä, jonka valo aistitaan valkoisena.

Question 20

miksi ledi valaisee?

Answer 20

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.

Question 21

fotodiodi

Answer 21

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

Question 22

luokka 0

Answer 22

Luokan 0 laitteita ei saa enää myydä Suomessa, mutta niitä on vielä käytössä. Suojaus perustuu yhden eristekerroksen peruseristykseen.

Question 23

luokka 1

Answer 23

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.

Question 24

luokka 2

Answer 24

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

Question 25

luokka 3

Answer 25

käytetään niin matalaa jännitettä, että vaikka eristys rikkoutuisi, mahdollinen sähköisku on vaaraton. Puhelimen laturi

Question 26

kylpyhuoneen sähkölaitteet

Answer 26

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

Question 27

sähkölaitteiden IP-luokitus

Answer 27

kertoo laitteen suojaustason mm. pölyä ja vettä vastaan

Question 28

pienoisjännite

Answer 28

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.

Question 29

suurjännite

Answer 29

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.

Question 30

läpilyönti

Answer 30

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.

Question 31

mitkä asiat vaikuttavat läpilyöntilujuuteen?

Answer 31

Jos ilma on kostea, tai ilmassa on jostakin syystä paljon ioneja, läpilyöntilujuus voi olla merkittävästi matalampi kuin kuivassa ilmassa.

Question 32

ryhmäkeskus

Answer 32

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.

Question 33

johdonsuojakatkaisija

Answer 33

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.

Question 34

pääkytkin

Answer 34

Pääkytkimestä voi kytkeä jännitteettömäksi koko kodin esimerkiksi sähkötöitä tehtäessä.

Question 35

vikavirtasuoja

Answer 35

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.

Question 36

CE-merkki

Answer 36

laite täyttää Euroopan unionin sähkölaitteelle asettamat vaatimukset.

Question 37

erot eri maissa toimivien sähkölaitteiden välillä

Answer 37

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.

Question 38

matkasovitin

Answer 38

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

Question 39

mitä sähkövirran synty edellyttää virtapiirissä?

Answer 39

kahden pisteen välistä potentiaalieroa

Question 40

kumpi on vaarallisempaa, vaihtovirta vai tasavirta?

Answer 40

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.

Question 41

mikä kehossa johtaa sähköä hyvin?

Answer 41

verisuonet ja kudosnesteet johtavat hyvin sähköä, luut puolestaan huonosti

Question 42

sähköpalon vaarat

Answer 42

Sähkölaitteen palamisesta aiheutuvat kaasut ovat usein myrkyllisiä. Sähköpalon yhteydessä on usein myös sähköiskun vaara.