LICEUL TEHNOLOGIC „AXIOPOLIS” CERNAVODĂ

Profil: Tehnic

Calificarea: Tehnician …………………..

Lucrare pentru certificarea competențelor profesionale

TEMA

Profesor îndrumător, Elev(ă),

2021

Cap. 1 Argument

Lumea modernă, dominată de efectele ultimelor descoperiri tehnico-ştiinţifice, de mobilitatea profesiunilor şi a forţei de muncă, solicită astăzi, mai mult ca oricând, formarea personalităţilor rapid adaptabile la noile schimbări, ca posibil să caute soluţii originale la problemele din ce în ce mai complexe şi mai neprevăzute.

Evoluţia rapidă a civilizaţiei impune şcolii contemporane pregătirea generaţiilor tinere astfel încât acestea să se poată integra, fără dificultăţi, în societatea informaţională de mâine.

Automatizarea şi cibernetizarea implică tot mai multe procesele intelectuale în prelucrarea şiinterpretarea datelor oferite de computere intensificând domeniile concepţiei, comenzii, controlului, şi organizării muncii.

Educaţiei îi revine, mai mult ca oricând, un rol decisiv în dezvoltarea socială şi transformărilecalitative ale vieţii.

Ca urmare, programul de instruire în şcoală trebuie să fie conceput din perspectiva pedagogiei prospective, tinerii fiind învăţaţi să descopere noi instrumente ale cunoaşterii, să pună noi probleme, săgăsească noi soluţii.

Orizontul de cultură generală nu mai estecomplet fără modulul tehnic şi cel tehnologic, care permit absolvenţilor nu numai policalificări rapide ci şi înţelegerea mai profundă a sensului marilor  invenţii şi descoperiri, stimulându-le curiozitatea ştiinţifică, spiritul de cercetare şi descoperire.

În acest context, electronica este disciplina de învăţământ, căreia îi revine o responsabilitatedeosebită.

Extraordinara sa dezvoltare, pătrunderea în toate domeniile de activitate ştiinţifico- tehnice,industriale şi economico-sociale impun

pregătirea unei forţe de muncă, atât la nivel mediu cât şi lanivel superior, în rezonanţă cu cerinţele actuale ale societăţii.

Eu am ales tema : “tipuri de diode semiconductoare “ deoarece reprezinta o categorie foarte importanta de componente electronice si ele sunt utilizate in foarte multe scheme electrice si electronice.

Studiul acestor diode m-a ajutat sa-mi aprofundez cunostintele necesare pentru a le putea folosi in diverse scheme.

Pregatirea profesionala intra adeseori in contact cu acest tip de diode semiconductoare si de aceea este obligatorie cunoasterea constructiei,functionarii si a diverselor utilizari ale acestor diode.

Prin realizarea acestui proiect am consultat o bibliografie prin care mi-am largit cunostintele in studiul diodelor semiconductoare.

De aceea, acest proiect va constitui un bogat material de studiu pentru elevii dornici de a se specializa in domeniul electronicii si a automatizarilor.

Cele mai des folosite diode semiconductoare sunt diodele redresoare,ele funcţionează datorita proprietăţii de a se comporta diferit la tensiuni de polarizare directe şi tensiuni de polarizare inverse,astfel la tensiuni de polarizare directe rezistenţa directă este foarte mică iar la polarizarea inversă rezistenţa inversă este foarte mare.

Datorită acestei proprietăţi ca la aplicarea unei tensiuni alternative ele funcţionează pe alternanţa pozitivă conducând un curent mare (de ordinul mA sau A), pe alternanţa negativă se vor bloca lăsând să treacă curenţi foarte mici de ordinul mA sau mA care pot fi neglijaţi.

Utilizarile diodelor semiconductoare se bazeaza pe proprietatile jonctiunii pn studiate anterior.

In functie de proprietaea folosita, diodele semiconductoare se impart in mai multe categorii.In activitatea practica se intalnesc diferite marimi fizice ,care se deosebesc intre ele calitativ si cantitativ .

Evaluarea cantitativa a unei marimi de o anumita natura se realizeaza prin masurare.

A masura o marime inseamna a compara cu o marime de aceeasi natura considerate conventional drept marime de masura si a vedea de cate ori unitatea de masura se cuprinde in marimea de masurat .

Cap. 2 SEMICONDUCTOARE

2.1 GeneralitatiEste formată din două zone semiconductoare, una de tip p şi

una de tip n, iar la suprafaţa lor de contact definim joncţiunea p-n.Dioda semiconductoare este un dispozitiv electronic

constituit dintr-o joncțiune pn prevăzută cu contacte metalice la regiunile p și n și introdusă într-o capsulă din sticlă,metal, ceramică sau plastic.

Regiunea p a joncțiunii constituie anodul diodei, iar joncțiunea n , catodul.

Dioda semiconductoare se caracterizează prin conductivitate unidirecțională, ca și dioda cu vid:- în cazul polarizării în sens direct permite trecerea unui curent mare (curent direct),- în cazul polarizării în sens invers permite trecerea unui curent mic (curent invers).

In figura am desenat golurile cu rosu ,electronii cu albastru iar zona desenata cu verde este chiar jonctiunea .

Cele mai des folosite diode semiconductoare sunt diodele redresoare .

Ele funcţionează datorita proprietăţii de a se comporta diferit la tensiuni de polarizare directe şi tensiuni de polarizare inverse.

Astfel la tensiuni de polarizare directe rezistenţa directă este foarte mică iar la polarizarea inversă rezistenţa inversă este foarte mare.

Datorită acestei proprietăţi ca la aplicarea unei tensiuni alternative ele funcţionează pe alternanţa pozitivă conducând un curent mare .

Pe alternanţa negativă se vor bloca lăsând să treacă curenţi foarte mici de ordinul mA sau mA care pot fi neglijaţi.

Acest proces de transformare a unui semnal alternativ într-un semnal continuu poarta numele de redresare.

Aceste diode sunt folosite la construcţia redresoarelor care lucrează cu semnale mari şi frecvenţe mici (50Hz ).

Utilizarile diodelor semiconductoare se bazeaza pe proprietatile jonctiunii pn studiate anterior. In functie de proprietaea folosita, diodele semiconductoare se impart in mai multe categorii.

Deoarece jonctiunea pn are o mare diversitate de proprietati, exista un numar mult mai mare de tipuri de diode semiconductoare, decat de diode cu vid sau cu gaz.

2.2 Caracteristica statica a diodei semiconductoare

ID – curent direct UD – tensiune directă UP – tensiune de prag –

reprezinta tensiunea de deschidere a diodei UP = 0,2 – 0,4 V pentru Ge

Uinv – tensiune inversă Iinv – current invers Isat – current de saturaţie

Graficulreprezintă caracteristica de transfer a diodei semiconductoare. Ud reprezintă tensiunea de polarizare directă a diodei iar UINVeste tensiunea inversă de polarizare a diodei.

În polarizare directă dioda începe să conducă numai dacă tensiunea directă aplicată pe ea este mai mare decât valoarea barierei de potenţial care este de 0,2 V la Ge şi 0,6 V la Si.

In cazul în care tensiunea de polarizare inversă, UINV, aplicată diodei depăşeşte valoarea tensiunii de străpungere inversă, dioda va conduce din nou.

Acest mod de lucru al diodei este însă periculos şi poate conduce la distrugerea diodei, dacă nu limităm curentul invers prin diodă cu rezistenţe exterioare.

Fenomenul de străpungere al joncţiunii p-n în polarizare inversă este numit: - efect Zener, dacă valoarea tensiunii inverse de străpungere este mai mică de 5V; -- efect de avalanşă, dacă valoarea tensiunii inverse de străpungere este mai mare de 5V;

Dacă semiconductorul nu primeşte energie din exterior, toţi electronii de valenţă rămân în legături covalente şi materialul se comporta dielectric ,când un electron de valenţă primeşte energie din exterior, mai mare decât înălţimea zonei interzise, el poate rupe legătura covalentă devenind electron liber.

Legătura nesatisfăcută corespunde unei sarcini pozitive, numită gol , atunci când un electron părăseşte atomul, devenind electron liber, are loc generarea unei perechi electrongol.

Într-un semiconductor de conductibilitate intrinsecă are loc un proces continuu de generare a perechilor electrongol, simultan se produc şi recombinări electrongol, rezultând atomi neutri .

2.3 Jonctiunea pn

Joncţiunea pn reprezintă suprafaţa de contact dintre două regiuni una de tip p şi cealaltă de tip n, create într-un monocristal pur de Ge sau Si prin impurificare cu alte elemente.

Germaniul Ge şi siliciul Si sunt semiconductoare pure (intrinseci), tetravalente.

Regiunea p (semiconductor extrinsec) - se obţine prin impurificare( dopare) cu elemente trivalente (Bor, Galiu) având golurile ( + ) purtători majoritari.

Regiunea n – se obţine prin impurificare cu elemente pentavalente (Arsen, Bismut) având electronii ( - ) purtători majoritari.

2.4 Jonctiunea pn polarizata direct

Joncţiunea pneste polarizată direct dacă polul pozitiv al sursei de tensiune se leagă pe regiunea p, iar polul negativ pe regiunea n .

Prin joncţiune trece un curent de difuzie de la p la n numit curent direct Id

[mA, A] dat de purtătorii majoritari – golurile Regiunea de barieră se micşorează Id (curentul direct) creşte exponenţial cu

creşterea tensiunii de polarizare directă

2.5 Jonctiunea pn polarizata invers

Joncţiunea pn este polarizată invers dacă plusul sursei de tensiune se aplică pe regiunea n şi minusul pe regiuneap.

Prin joncţiune trece un curent invers Iinv [µA, nA] de la nla p dat de purtătorii minoritari numit si curent de camp .

Regiunea de barieră creşte.Atunci cand anodul diodei (p+) se conecteaza la borna negativa a sursei de tensiune iar catodul (n-) se conecteaza la borna pozitiva a aceleiasi surse, avem o dioda cuplata la tensiune in polarizare inversa.

Dioda semiconductoare in polarizare inversa blocheaza curentul electric sa treaca prin ea ,dioda conectata in acest fel la un circuit se comporta ca un intrerupator care deschide circuitul (impiedica circulatia curentului prin circuit).

Tensiunea de polarizare inversa are in acest caz acelasi sens cu potentialul intern echivalent zonei de trecere ,se poate considera ca “bariera de potential” creste ca urmare a polarizarii inverse.

Curentii de difuzie,dati de purtatorii majoritari nu pot depasi aceasta 'bariera' si deci in aceasta situatie se reduc curentii de difuzie pana la anulare.

Sensul campului creat in zona de bariera permite insa trecerea purtatorilor minoritari sub forma curentilor de camp,golurile regiunii n dirijandu-se spre regiunea p si electronii din p spre n.

Valoarea curentului nu depinde in anumite limite de tensiunea de polarizare,de aceea curentul rezultat prin jonctiune coincide practic cu suma curentilor de camp,el purtand numele de curent de saturatie.

Daca la extremitatile unei jonctiuni pn se aplica o sursa exterioara de tensiune cu polul negative la regiunea p si cel pozitiv la regiunea n se spune ca jonctiunea pn este polarizata invers .

Cap 3 Dioda Varicap

Sunt diode cu jonctiune care functioneaza in regim de polarizare invers pana la valoarea de strapungere.

Aceste diode utilizeaza proprietatea jonctiunii p-n de a se comporta ca o capacitate ce depinde de tensiunea continua de polarizare inversa (acesta este capacitatea de bariera).

Aceasta posibilitate de a varia o capacitate intr-un circuit prin varierea unei surse de polarizare este necesara in circuitele de schimbare a frecventei.

Circuitele de reglaj automat al frecventei precum si modulatia frecventei.

Diodele varicap au capacitati de ordinul pF sau zecilor de pF si se construiesc din siliciu pentru a avea o rezistenta interna mai mare in polarizarea inversa.

In acest fel ele pot fi asimilate cu un condensator cu pierderi neglijabile.

3.1 Dioda cu contact puntiform

Este folosita pentru frecvente inalte , este alcatuita din:

- o capsula de sticla strabatuta de 2 electrozi metalici.

La capatul unui electrod se gaseste un monocristal de germaniu (semiconductor de tip n).

Celalalt electrod se continua cu un conductor de wolfram care vine in contact cu monocristalul.

Daca se trece un impuls de curent scurt dar puternic la contactul dintre conductori si monocristal in interiorul acestuia din urma se formeaza o regiune de tip p .

Apare astfel o jonctiune de tip p-n de suprafata foarte mica, cu o capacitate foarte mica ( < 1pF ).

Datorita acestei jonctiuni dioda functioneaza la frecvente foarte inalte.Acest tip de dioda poate fi folosit ca detector, schimbator de frecventa sau ca dioda de comutatie.

Datorită faptului că dioda cu joncțiuni prezintă o capacitate echivalentă de minimum câțiva pF, ea nu poate fi folosită la frecvențe foarte înalte unde și capacități de acest ordin de mărime au efecte lăturalnice (secundare) considerabile.

Pentru acest domeniu de frecvențe se folosesc diode de o altă construcție tehnologică, numite diode cu contact punctiform.

3.2 Dioda electroluminiscenta

Dioda electroluminiscenta este foarte des cunoscuta cu denumirea Led (Light Emitting Diode ) .

Dioda electroluminiscenta este o diode semiconductoare ce emite lumina la

polarizarea directa a jonctiunii p-n . Ledul este un convertor de energie cu ajutorul caruia energia electrica este

transformata in energie luminoasa .

Ledul se foloseste ca indicator de lumina sau pentru afisarea numerica sau alfa numerica a instalatiilor electrice.

Reprezinta un dispozitiv fotoelectronic construit dintr-o jonctiune pn polarizata direct realizat dintr-un material semiconductor.

NORME DE PROTECŢIA MUNCII ÎN LABORATOARELE ŞCOLARE

Sanatatea si securitatea in munca

Din punct de vedere juridic, normele de sanătate si securitatea muncii sunt acele norme de convieţuire social care garantează sau nu prinforţă deconstragerea statului,reglementează conduita oamenilor încadrul unor comunităţi productive, determinand condiţiile care urmeaza să efectueze diferite operaţii concrete în utilizarea echipamentelor şi obiectelor muncii şi excluzand orice riscuri, urmărind cu prioritate apărarea sanătăţii a integrităţii corporale a executantului.

Fiecare prevedere reprezintă în sine o măsură de prevenire tehnică sau organizatorică a riscului producerii accidentelor de muncă şi îmbolnăvirilor profesionale.

Laboratoarele şcolare sunt locurile în care studentii sunt mult expuşi riscurilor cauzate de existenţa reactivilor chimici, ustensilelor de laborator şi aparatelor electrice.

Se vor avea în vedere următoarele reguli generale: • Instrucţiunile scrise să fie afişate la loc vizibil şi regulile de securitate evidenţiate; • Instrucţiunile de securitate să fie prezentate verbal şi comunicate la începutul fiecărui experiment;

• Elaborarea unui set de Fişe tehnice de securitate pentru reactivii chimici periculoşi folosiţi astfel încât proprietăţile fizico-chimice şi toxicologice, efectele

asupra sănătăţii, măsurile de protecţie necesare la manipularea lor şi procedurile de urgenţă să fie cunoscute;

• Laborantul trebuie să aibă un comportament exemplar din punct de vedere al securităţii;

• Să existe o supraveghere suficientă a elevilor în orice moment;

• Trebuie purtat echipamentul individual de protecţie şi îmbrăcămintea de lucru adecvate;

•Aparatura electrică să fie verificată şi întreţinută în mod regulat, aparatele electrice să aibă împământare;

•Reactivii chimici şi ustenislele de laborator să fie depozitaţi în locuri sigure pentru a preveni utilizarea lor neautorizată;

• Laboratoarele şcolare să fie ventilate şi iluminate corespunzător, să aibă un nivel adecvat de umiditate, spaţiu suficient şi să fie curate;

• Pardoselile să fie bine întreţinute, păstrate curate pentru reducerea riscurilor de alunecare şi împiedicare;

• Să fie asigurată dotarea corespunzătoare pentru prim ajutor pentru utilizare în cazul unui eveniment sau situaţie de urgenţă.

• Să fie asigurate măsurile şi mijloacele de prevenire a incendiilor.

Bibliografie

http://www.proiecte.ro/electrotehnica/diode-semiconductoare-52996 http://www.iprotectiamuncii.ro/norme/norme-generale-protectia-muncii http://cis01.central.ucv.ro/psi/normele_generale_de_protectie_a_muncii.pdf http://www.referate10.ro/diode-semiconductoare-2504.html http://www.phys.ubbcluj.ro/~anghels/teaching/Electronics/capitole

%20electronica%20pdf/Dioda%20semiconductoare.pdf http://www.unibuc.ro/prof/dinca_m/miha-p-dinc-elec-manu-stud/docs/

2011/sep/19_11_17_04cap_3_v3.pdf N. Drăgulănescu, Agenda radioelectronistului, Editura Tehnică, București,

1989 http://www.preferatele.com/docs/diverse/9/diode-semiconductoar22.php http://aei.geniu.ro/downloads/dce/laboratoare/dioda-semiconductoare-

lab1.pdf https://mail.uaic.ro/~ftufescu/CURS%20DCE-3%20Jonctiuni%20pn.Dioda

%20semiconductoare.pdf D. Cosma şi alţii: Electronică , Editura CD Press , Bucureşti , 2008 M. Robe şi alţii: Componente şi circuite electronice , Ed. Economică,

Bucureşti,2000 R. Tudoricescu: Componente şi circuite electronice în telecomunicaţii-MP,

2009 T. Coloşi, R. Morar, C. Miron : Tehnologie electronică – componente

discrete. IPCN, Facultatea de Electrotehnică, 1979A. Chivu , D. Cosma : Electronica analogică . Electronica digitală – lucrări

practice, Editura Arves , 2005

Anexe