-
Ministerul Educaţiei şi Cercetării Programul PHARE TVET RO
2002/000-586.05.01.02.01.01
AAUUXXIILLIIAARR CCUURRRRIICCUULLAARR CCLLAASSAA aa XXII--aa
DOMENIUL: ELECTRONICĂ SI AUTOMATIZĂRI
CALIFICAREA:
ELECTRONIST PENTRU APARATE ŞI ECHIPAMENTE DE
AUTOMATIZĂRI
NIVELUL: 2
MODULUL: DISPOZITIVE ELECTRONICE
2005
-
AUTOR:
prof. DAROLŢI MARIANA Grup Şcolar „ George Bariţiu Baia Mare
CONSULTANŢA:
Dana Stroie-expert CNDIPT
Remus Cazacu-expert local
-
Modulul: DISPOZITIVE ELECTRONICE
Domeniul: ELECTRONICĂ ŞI AUTOMATIZĂRI Calificarea: Electronist
pentru aparate şi echipamente de automatizări Nivelul 2
3
CUPRINS
Cap. I. Introducere 4
1.1. Argument 4
1.2. Unităţi de competenţă vizate de modulul tehnologie
electronică 6
1.3. Obiective 6
Cap. II Materiale de referinţă 7
2.1. Fişa conspect 1 – Tranzistoare unipolare 7
2.2.FOLIA 1-Comparaţie între tranzistoarele bipolare şi
unipolare (TEC) 10
2.3. Fişa conspect 2 – Tiristoare 11
2.4. Fişa conspect 3 – Triacul; Diacul 14
2.5. Folie 2 – Dispozitive electronice 15
2.6. Glosar de termeni 16
Cap. III. Activităţi pentru elevi 17
3.1. Fişa de descriere a activităţii 17
3.2. Fişa pentru înregistrarea progresului elevului 18
3.3. Fişa de feed-back a activităţii 19
3.4. Exerciţii şi activităţi 20
3.5. Teste de evaluare 29
Cap. IV. Soluţii şi sugestii metodologice 31
Bibliografie 33
-
Modulul: DISPOZITIVE ELECTRONICE
Domeniul: ELECTRONICĂ ŞI AUTOMATIZĂRI Calificarea: Electronist
pentru aparate şi echipamente de automatizări Nivelul 2
4
Cap. I. INTRODUCERE
1.1. Argument
Prezentul material se adresează profesorilor care predau la
Şcoala de Arte şi Meserii, nivelul 2, domeniul ELECTRONICĂ şi
AUTOMATIZĂRI, calificarea,
Electronist pentru aparate şi echipamente de automatizări.
Modulul pentru care a fost elaborat acest material auxiliar de
învăţare este
Modulul 1: DISPOZITIVE ELECTRONICE, pentru clasa a XI-a SAM,
anul de completare.
Auxiliarul didactic oferă doar câteva sugestii metodologice şi
are drept scop
orientarea activităţii profesorului şi stimularea creativităţii
lui.
Prin conţinutul auxiliarului se doreşte sporirea interesului
elevului pentru
formarea abilităţilor din domeniul tehnic prin implicarea lui
interactivă în propria formare.
Activităţile propuse elevilor, exerciţiile şi rezolvările lor
urmăresc atingerea
majorităţii criteriilor de performanţă respectând condiţiile de
aplicabilitate cuprinse în
Standardele de Pregătire Profesională.
Auxiliarul curricular poate fi folositor în predarea modulului
Dispozitive
electronice, conţinând folii transparente, fişe conspect, teste
de evaluare utile
profesorilor. Sugestiile pentru activităţile cu elevii folosesc
metode active de învăţare ale
elevilor: vizual, auditiv şi practic. Alegerea activităţilor s-a
făcut ţinând seama de nivelul
de cunoştinţe al elevilor de clasa a XI-a, enunţurile fiind
formulate într-un limbaj adecvat
şi accesibil.
Activităţile propuse pot fi evaluate folosind diverse tehnici şi
instrumente de
evaluare: probe orale, scrise, practice, observarea activităţii
şi comportamentului
Acest auxiliar nu acoperă toate cerinţele din Standardele de
Pregătire Profesională.
Obţinerea ceritificatului de calificare pentru fiecare nivel
presupune validarea integrală a competenţelor din Standardele
de
Pregătire Profesională.
-
Modulul: DISPOZITIVE ELECTRONICE
Domeniul: ELECTRONICĂ ŞI AUTOMATIZĂRI Calificarea: Electronist
pentru aparate şi echipamente de automatizări Nivelul 2
5
elevului consemnată în fişe de evaluare, fişe de feed-back şi de
progres a elevului.
Rezultatele activităţilor desfăşurate şi ale evaluărilor,
colectate atât de profesor
cât şi de elev, trebuie strânse şi organizate astfel încât
informaţiile să poată fi regăsite
cu uşurinţă:
elevilor le pot fi necesare pentru actualizarea, pentru reluarea
unor
secvenţe la care nu au obţinut feed-back pozitiv;
profesorilor le pot fi necesare ca dovezi ale progresului
înregistrat de elev
şi ca dovezi de evaluare.
-
Modulul: DISPOZITIVE ELECTRONICE
Domeniul: ELECTRONICĂ ŞI AUTOMATIZĂRI Calificarea: Electronist
pentru aparate şi echipamente de automatizări Nivelul 2
6
1.2. UNITĂŢI DE COMPETENŢĂ VIZATE DE MODULUL DISPOZITIVE
ELECTRONICE
Unitatea de competenţă: Utilizarea dispozitivelor electronice
discrete
Competenţe:
♦ C 1 : Identifică dispozitivele electronice discrete
♦ C 2 : Selectează dispozitivele electronice discrete
♦ C 3 : Determină funcţionalitatea dispozitivelor discrete
într-un montaj
♦ C 4 : Verifică funcţionalitatea dispozitivelor electronice
discrete.
1.3. OBIECTIVE
După parcurgerea modului Dispozitive electronice elevii vor fi
capabili să:
� recunoască dispozitivele electronice discrete după simbol,
marcaj, aspect
fizic.
� identifice terminalele dispozitivelor electronice discrete:
tranzistoare
bipolare, tranzistoare cu efect de câmp, tiristoare, triacuri,
diacuri
� interpreteze datele de marcaj folosind cataloage de
componente
� precizeze parametrii electrici specifici
� interpreteze parametrii limită conform datelor de catalog
� aleagă dispozitivele echivalente după parametrii limită şi
domeniul
frecvenţelor de lucru
� stabilească tipul de conexiune a dispozitivului electronic
într-o schemă
dată
� recunoască regimurile de funcţionare
� polarizeze dispozitivul electronic în funcţie de regimul de
funcţionare
� măsoare parametrii
� identifice defectele specifice: întreruperea sau
scurtcircuitarea joncţiunilor,
modificarea parametrilor electrici.
-
Modulul: DISPOZITIVE ELECTRONICE
Domeniul: ELECTRONICĂ ŞI AUTOMATIZĂRI Calificarea: Electronist
pentru aparate şi echipamente de automatizări Nivelul 2
7
Cap. II. MATERIALE DE REFERINŢĂ
2.1. FIŞĂ CONSPECT 1
Tranzistoarele unipolare asigură conducţia printr-un singur tip
de purtători de
sarcină (fie e- , fie goluri+ ).
Comanda curentului în tranzistor se realizează cu un câmp
electric motiv pentru
care se mai numesc tranzistoare cu efect de câmp (TEC).
Are 3 sau 4 terminale : - sursă (S)
- drenă (D)
- grilă (G) sau poartă (P)
- bază (B) sau substrat, care poate fi legat cu G, în
interiorul capsulei.
Zona din semiconductor prin care se deplasează purtătorii de
sarcină (calea de
curent) de la sursă la drenă, se numeşte canal.
După natura semiconductorului, canalul poate fi de tip n sau de
tip p.
După modul de variaţie a rezistenţei canalului, datorită grilei
de comandă, pot fi:
- cu grilă joncţiune → TEC-J
- cu grilă izolată → TEC-MOS
La TEC-J câmpul electric de comandă se obţine prin polarizarea
inversă a unei
joncţiuni.
La TEC-MOS câmpul electric se creează prin aplicarea unei
tensiuni între G şi S.
G şi S sunt separate printr-un izolator foarte bun, uzual un
oxid, rezultând o structură
metal-oxid-semiconductor (MOS).
TRANZISTOARE UNIPOLARE
-
Modulul: DISPOZITIVE ELECTRONICE
Domeniul: ELECTRONICĂ ŞI AUTOMATIZĂRI Calificarea: Electronist
pentru aparate şi echipamente de automatizări Nivelul 2
8
Curentul prin canalul n este format din sarcini negative
(electroni), deci polaritatea drenei faţă de sursă trebuie să fie
pozitivă. Polarizarea negativă a grilei G introduce un efect de
respingere electrostatică a electronilor spre centrul canalului. Cu
cât negativarea grilei este mai intensă, cu atât se reduce mai mult
secţiunea canalului, cu efect de creştere a rezistenţei între sursă
şi drenă şi implicit de micşorare a curentului de drenă. Structura
unui TEC-J cu canal p este asemănătoare cu structura TEC-J cu canal
n, cu observaţia că se inversează structurile p şi n între ele,
precum şi polarităţile bornelor G şi D. În acest caz, curentul prin
canalul p este format din sarcinile pozitive, antrenate spre drena
polarizată negativ. Datorită celor două joncţiuni polarizate
invers, curentul de grilă este practice nul. Sensul săgeţii din
grilă – în prelungire spre sursă – indică sensul tehnic al
curentului în sursă şi implicit al curentului între drenă şi sursă.
Din sensul curentului de drenă rezultă polaritatea drenei (faţă de
sursă). Tipul canalului (p sau n) şi polaritatea grilei (faţă de
sursă) sunt opuse polarităţii drenei. De exemplu pentru un TEC-J cu
canal n, prelungirea săgeţii arată sensul tehnic de circulaţie,
spre exterior a curentului sursei, rezultând astfel sensul
curentului de drenă (de la drenă spre sursă). Deci, faţă de sursă,
drena va fi polarizată pozitiv, canalul va fi de tip n (semn invers
faţă de D), iar grila faţă de sursă va fi polarizată negativ
(aceeaşi polaritate cu a canalului). Caracteristicile statice de
ieşire reprezintă variaţia curentului de drenă în funcţie de
tensiunea între drenă şi sursă, atunci când se menţine constantă
tensiunea grilă-sursă.
TEC-J
-
Modulul: DISPOZITIVE ELECTRONICE
Domeniul: ELECTRONICĂ ŞI AUTOMATIZĂRI Calificarea: Electronist
pentru aparate şi echipamente de automatizări Nivelul 2
9
Curentul de drenă are valoarea maximă atunci când tensiunea
UGS=0 . Valoarea lui este cu atât mai mare cu cât tensiunea de
drenă este mai mare. Caracteristica de transfer reprezintă variaţia
curentului de drenă în funcţie de tensiunea pe grilă, pentru o
anumită valoare a tensiunii de drenă. Parametrii specifici:
curentul IDmax este curentul de drenă maxim garantat de
fabricant curentul IDSS pentru UGS=0 este curentul de saturaţie
pentru tensiunea de grilă nulă
tensiunea de prag (de tăiere) este tensiunea de grilă pentru
care curentul prin tranzistor se anulează
ID= f(UDS) când UGS= ct.
ID= f(UGS) când UDS=ct.
-
Modulul: DISPOZITIVE ELECTRONICE
Domeniul: ELECTRONICĂ ŞI AUTOMATIZĂRI Calificarea: Electronist
pentru aparate şi echipamente de automatizări Nivelul 2
10
2.2. FOLIE 1
Comparaţie între tranzistoarele bipolare şi unipolare (TEC)
Observaţie: Protecţia internă a dispozitivelor TEC-MOS împotriva
străpungerii prin câmp electric se realizează prin diode înglobate
în capsulă, iar protecţia externă prin scurtcircuitarea
terminalelor (cu un inel) şi respectarea unor tehnologii speciale
de testare, montare şi depănare.
Tranzistoarele cu efect de câmp sunt larg utilizate în prezent,
datorită
avantajelor pe care le oferă în circuitele integrate şi în
integrarea pe scară largă (Large Scale Integration LSI). Aceste
tranzistoare sunt considerate dispozitive de viitor, de primă
importanţă. Analiza comparativă a tranzistoarelor bipolare şi a
celor unipolare scoate în evidenţă particularităţile
tranzistoarelor unipolare şi principalele avantaje ale
acestora:
1. Tranzistorul bipolar este un dispozitiv „comandat în curent”,
iar TEC, un dispozitiv comandat în tensiune. Tranzistoarele
unipolare sunt dispozitive a căror comportare este determinată de
un singur tip de purtători de sarcină. 2. Impedanţa de intrare
emitor-bază a tranzistoarelor bipolare este mică – de
ordinul x (0.1 … 1) kΩΩΩΩ - reprezentând impedanţa unei diode
polarizate direct. Tranzistoarele unipolare au impedanţă de intrare
foarte mare – de ordinul x 100 MΩΩΩΩ. La TEC-J, această impedanţă
corespunde unei joncţiuni polarizate invers (în circuitul de
intrare grilă-sursă).
3. Tranzistoarele cu efect de câmp prezintă o capacitate de
intrare şi ieşire mai redusă, comparativ cu cele bipolare, ceea ce
le conferă avantaje la amplificarea semnalelor de frecvenţe
înalte.
4. Structurile TEC-MOS se obţin cu o tehnologie mai simplă decât
tranzistoarele bipolare (circuitele integrate TEC-MOS se formează
prin utilizarea a numai 2/3 din numărul de operaţii necesar
circuitelor integrate bipolare) şi implicit, au un preţ de cost mai
redus.
5. TEC prezintă unele dezavantaje faţă de tranzistoarele
bipolare, cum ar fi: • viteză de comutaţie mai redusă • tensiune de
saturaţie mai mare • pericol de distrugere în prezenţa câmpurilor
electrice, prin
străpungerea instalaţiei dintre grilă şi substrat (la
tranzistoarele TEC-MOS).
-
Modulul: DISPOZITIVE ELECTRONICE
Domeniul: ELECTRONICĂ ŞI AUTOMATIZĂRI Calificarea: Electronist
pentru aparate şi echipamente de automatizări Nivelul 2
11
2.3. FIŞĂ CONSPECT 2
Structură Simbol
TIRISTOARE
J3
p
n
p
n
J1
J2
ANOD
GRILĂ
CATOD
A
G
K
Generalităţi Tiristorul este un „redresor cu siliciu comandat”,
care în lipsa semnalului de
comandă, blochează trecerea curentului în ambele sensuri. La
apariţia unui impuls de comandă, tiristorul ajunge în stare de
conducţie, permiţând trecerea curentului într-un singur sens.
Constructiv, tiristorul este alcătuit din trei joncţiuni
semiconductoare pn notate cu J1, J2, J3 (patru straturi pnpn).
Regiunea extremă p este anodul A, regiunea extremă n constituie
catodul K iar regiunea intermediară p reprezintă electrodul de
comandă, numit grilă G (în limba engleză GATE=poartă). Sensul
direct de conducţie a tiristorului este de la anod la catod.
Joncţiunea J3 se numeşte joncţiune de comandă.
Tiristorul ca element de comutaţie Toate dispozitivele de
comutaţie inclusiv tiristorul, posedă două stări extreme de
funcţionare: blocare şi conducţie. Trecerea tiristorului din starea
blocată în starea de conducţie se realizează cu ajutorul grilei
(electrod de comandă).
-
Modulul: DISPOZITIVE ELECTRONICE
Domeniul: ELECTRONICĂ ŞI AUTOMATIZĂRI Calificarea: Electronist
pentru aparate şi echipamente de automatizări Nivelul 2
12
- în stare blocată, tiristorul este dezamorsat şi se comportă
între anod şi catod ca un întrerupător deschis (rezistenţă
anod-catod foarte mare – până la zeci de MΩΩΩΩ, curent anodic
neglijabil şi tensiune anod-catod egală cu tensiunea de
alimentare). - în stare de conducţie, tiristorul este amorsat şi
între anod-catod se comportă ca un întrerupător închis (rezistenţă
anod-catod neglijabilă – ohmi sau zeci de ohmi, curent anodic egal
cu curentul de sarcină şi cădere de tensiune foarte mică 1…2 V)
Caracteristica şi parametrii principali ai tiristorului
Caracteristica tensiune-curent a tiristorului permite definirea
principalilor parametrii ai tiristorului, specificaţi şi în
cataloagele firmelor producătoare:
- Curentul mediu redresat Imax sau curentul nominal al
tiristorului= valoarea recomandată de firma producătoare pentru
curentul tiristorului în conducţie şi care asigură o funcţionare
îndelungată. Producătorii specifică valoarea lui Imax pentru
tiristoare cu un anumit tip de radiator sau fără radiator.
- Tensiunea inversă de vârf de lucru în stare blocată Uinv max =
tensiunea de vârf maximă admisă, la funcţionare în stare blocată,
cu polarizare inversă.
- Tensiunea directă de vârf de lucru în stare blocată UAK max =
tensiunea de vârf maxim admisă, la funcţionare în stare blocată, cu
polarizare directă.
- Curentul continuu de menţinere Imin = curentul continuu minim
care trebuie să circule prin tiristorul amorsat, pentru ca
tiristorul să se menţină în stare de conducţie .
- Curentul de grilă de amorsare IGT = curentul de grilă minim
necesar pentru a provoca amorsarea.
- Tensiunea de amorsare VGT = tensiunea între grilă şi catod
pentru care tiristorul se amorsează cu certitudine (pentru o
tensiune mică anod-catod).
Observaţie: Alegerea tiristoarelor se face astfel încât curentul
de sarcină să fie cu 20…30% mai mic decât valoarea de catalog I0
iar tensiunea de polarizare directă şi inversă, pe tiristorul
blocat să nu depăşească valorile de catalog.
-
Modulul: DISPOZITIVE ELECTRONICE
Domeniul: ELECTRONICĂ ŞI AUTOMATIZĂRI Calificarea: Electronist
pentru aparate şi echipamente de automatizări Nivelul 2
13
Caracteristica curent-tensiune a tiristorului
Caracteristica tiristorului pentru diferite tensiuni aplicate pe
poartă:
Tiristorul este un dispozitiv unidirecţional, adică se poate
comanda prin grilă (poartă) numai la polarizare directă (+ pe
anod). Polarizat invers el se comportă ca o diodă redresoare
blocată. Dezamorsarea tiristorului se obţine prin reducerea
curentului anodic sub valoarea curentului de menţinere sau prin
inversarea polarităţii tensiunii aplicate între anod şi catod.
-
Modulul: DISPOZITIVE ELECTRONICE
Domeniul: ELECTRONICĂ ŞI AUTOMATIZĂRI Calificarea: Electronist
pentru aparate şi echipamente de automatizări Nivelul 2
14
2.4. FIŞĂ CONSPECT 3
TRIACUL
Este un dispozitiv semiconductor echivalent cu 2 tiristoare în
antiparalel montate în aceeaşi capsulă, având un singur electrod de
comandă. Deci triacul este „versiunea bidirecţională a
tiristorului”.
Are 3 terminale: anodul 1 - A1, anodul 2 – A2 , şi grila de
comandă G. A1 şi A2 îndeplinesc succesiv rol de anod şi rol de
catod.
A1
A2
Amorsarea triacului se realizează prin impulsuri de curent,
pozitive sau negative, aplicate grilei, indiferent de polarizarea
triacului. Combinaţiile uzuale pentru amorsarea triacului sunt:
� A2 - pozitiv (VA2>VA1), G – pozitiv � A2 - negativ (VA2IH,
poarta pierzându-şi rolul de comandă. (IH este curentul de
menţinere).
Caracteristica statică a triacului este simetrică şi dispusă în
cadranele I şi III, semănând foarte mult cu cea a tiristorului
DIACUL
VA
A1
A2 G
Diacul este un triac fără electrodul de comandă, adică fără
grilă.
El este blocat în ambele sensuri atât timp cât tensiunea
aplicată între A2 şi A1 nu depăşeşte o anumită valoare, specifică
fiecărui tip.
Dacă tensiunea de amorsare este depăşită, diacul se deschide şi
tensiunea la borne scade brusc, astfel că în circuitul exterior
apar impulsuri de curent destul de intense, ce pot fi utilizate
pentru comanda tiristoarelor sau triacurilor.
-
Modulul: DISPOZITIVE ELECTRONICE
Domeniul: ELECTRONICĂ ŞI AUTOMATIZĂRI Calificarea: Electronist
pentru aparate şi echipamente de automatizări Nivelul 2
15
2.5. FOLIE 2
Tranzistoare
Tiristoare
Dispozitive electronice
-
Modulul: DISPOZITIVE ELECTRONICE
Domeniul: ELECTRONICĂ ŞI AUTOMATIZĂRI Calificarea: Electronist
pentru aparate şi echipamente de automatizări Nivelul 2
16
2.6. GLOSAR DE TERMENI
• amorsare – comutarea dispozitivului electronic din starea de
blocare în starea de conducţie
• antiparalel – legarea în paralel a două diode sau tiristoare
având
sensuri de conducţie opuse
• comutaţie – trecerea rapidă a unei joncţiuni din stare de
conducţie în stare de blocare şi invers
• dezamorsare – comutarea dispozitivului electronic din starea
de
conducţie în starea de blocare
• polarizare directă – aplicarea unei diferenţe de potenţial
unei joncţiuni pn astfel ca + să fie conectat la regiune p, iar –
la regiunea n
• polarizare inversă – aplicarea unei diferenţe de potenţial
unei joncţiuni
pn astfel ca - să fie conectat la regiune p, iar + la regiunea
n
• validitate – îndeplinirea condiţiilor pentru o funcţionare
normală, de către un dispozitiv electronic
Această listă de termeni poate fi completată cu termenii noi pe
care îi învăţaţi.
-
Modulul: DISPOZITIVE ELECTRONICE
Domeniul: ELECTRONICĂ ŞI AUTOMATIZĂRI Calificarea: Electronist
pentru aparate şi echipamente de automatizări Nivelul 2
17
Cap. III. ACTIVITĂŢI PENTRU ELEVI
3.1. FIŞA DE DESCRIERE A ACTIVITĂŢILOR
Competenţa
Exerciţiul
Subiect
Rezolvat
U.C. Utilizarea dispozitivelor electronice
Ex. 1, 6, 8, 11,13
� Simbolurile, structura internă şi marcajul dispozitivelor
electronice
Competenţa 1
Ex. 4, 10, 11
� Principiul de funcţionare
Ex. 3, 5, 12, 13, T 1, T 2
� Parametrii specifici dispozitivelor electronice.
Competenţa 2
Ex. 2
� Valori limită ale parametrilor
4, 9, 12
� Tipuri de conexiuni
4, T 1, T 2
� Regimuri de funcţionare
Competenţa 3
4, 7, 13 T 1, T 2
� Caracteristici statice
Competenţa 4 12 � Defecte ale dispozitivelor electronice
-
Modulul: DISPOZITIVE ELECTRONICE
Domeniul: ELECTRONICĂ ŞI AUTOMATIZĂRI Calificarea: Electronist
pentru aparate şi echipamente de automatizări Nivelul 2
18
3.2. FIŞA PENTRU ÎNREGISTRAREA PROGRESULUI ELEVULUI
Modulul (unitatea de competenţă) Numele elevului
_________________________ Numele profesorului
_________________________
Evaluare Competenţe care trebuie dobândite
Data
Activităţi efectuate şi comentarii
Data
Aplicare în cadrul unităţii de competenţă Bine
Satis-făcător
Refacere
Comentarii
Priorităţi de dezvoltare
Competenţe care urmează să fie dobândite (pentru fişa
următoare)
Resurse necesare
-
Modulul: DISPOZITIVE ELECTRONICE
Domeniul: ELECTRONICĂ ŞI AUTOMATIZĂRI Calificarea: Electronist
pentru aparate şi echipamente de automatizări Nivelul 2
19
3.3. FIŞĂ DE FEED-BACK A ACTIVITĂŢII
Numele candidatului: Clasa: Detalii legate de activitate:
Perioada de predare: Activitate acceptată: Activitate de referinţă:
Este nevoie de mai multe dovezi: Comentarii: Data de predare după
revizuire: Criteriile de performanţă îndeplinite: Semnături de
confirmare: Profesorul Data Candidatul Data
ACEASTĂ FIŞĂ VA FI ATAŞATĂ LA DOSARUL ELEVULUI!
Fişa constituie un document pentru portofoliul elevului , fiind
o dovadă a muncii acestuia pe parcursul fiecărui modul. Cu ajutorul
acestei fişe se înregistrează progresul unui elev pe parcursul unei
unităţi de competenţă sau modul.
-
Modulul: DISPOZITIVE ELECTRONICE
Domeniul: ELECTRONICĂ ŞI AUTOMATIZĂRI Calificarea: Electronist
pentru aparate şi echipamente de automatizări Nivelul 2
20
B
3.4. EXERCIŢII ŞI ACTIVITĂŢI
����Exerciţiul 1. Identificaţi după simbol tipul de
tranzistor.
a) b) c) d)
����Exerciţiul 2. Folosind cataloage de componente, selectaţi
câte 3 dispozitive electronice din fiecare tip: tranzistoare
bipolare, tranzistoare unipolare şi tiristoare. Completaţi tabelul
următor cu codul lor de marcare şi parametrii specifici cu valorile
lor limită. Lucraţi împreună cu colegul de bancă.
Nr. crt.
Dispozitiv electronic
Codul Parametrii Verificat
1
2
3
4
5
6
7
8
9
-
Modulul: DISPOZITIVE ELECTRONICE
Domeniul: ELECTRONICĂ ŞI AUTOMATIZĂRI Calificarea: Electronist
pentru aparate şi echipamente de automatizări Nivelul 2
21
����Exerciţiul 3. Completaţi spaţiile libere din textul de mai
jos cu cuvintele corespunzătoare informaţiilor corecte referitoare
la parametrii tranzistorului bipolar. Temperatura maximă a
joncţiunilor unui tranzistor de Si se situează între ___1___.
Reprezentarea puterii maxime de disipaţie se face printr-o curbă
numită ___2_______. Valoarea maximă a curentului ce poate circula
prin tranzistor reprezintă _________3__________. În regim activ
normal puterea totală disipată este practic egală cu puterea
disipată în joncţiunea _____4_______. Tensiunea maximă admisibilă
reprezină ____5_____ cea mai mare admisă a tensiunii
______6_______. Valorile maxime admisibile ale curentului,
____7_____ şi a puterii disipate ale unui tranzistor delimitează
_____8______ de lucru permis în care se poate găsi ______9_______
de funcţionare al tranzistorului. Din oficiu se acordă 1 punct.
���� Exerciţiul 4. Metoda cubului Cerinţe:Trataţi tema
„Tranzistoare bipolare”,după cum vi se prezintă cubul desfăşurat:
Cubul desfăşurat arată astfel:
- faţa 1 – conexiunile tranzistorului - faţa 2 – regimurile de
funcţionare - faţa 3 – tipuri de caracteristici statice (relaţii de
dependenţă) - faţa 4 – caracteristici de ieşire pentru tranzistor
cu EC - faţa 5 – caracteristici de intrare pentru tranzistor cu EC
- faţa 6 – caracteristici de transfer pentru tranzistor cu EC
3
4
1
6
5
2
-
Modulul: DISPOZITIVE ELECTRONICE
Domeniul: ELECTRONICĂ ŞI AUTOMATIZĂRI Calificarea: Electronist
pentru aparate şi echipamente de automatizări Nivelul 2
22
����Exerciţiul 5. Înscrieţi în spaţiile de mai jos 3 parametri
specifici ai tranzistoarelor cu efect de câmp.
����Exerciţiul 6. Identificaţi simbolurile dispozitivelor
electronice din tabel, scriind în coloana alăturată denumirea
lor.
Nr. crt.
Simbol Denumire dispozitiv Corect Greşit
1
2
3
4
Parametri TEC
-
Modulul: DISPOZITIVE ELECTRONICE
Domeniul: ELECTRONICĂ ŞI AUTOMATIZĂRI Calificarea: Electronist
pentru aparate şi echipamente de automatizări Nivelul 2
23
���� Exerciţiul 7. Fişă de lucru Caracteristicile
tranzistoarelor bipolare
Tranzistorul este un element neliniar, a cărui comportare se
poate studia cu
ajutorul familiilor de caracteristici curent-tensiune. Cele mai
folosite sunt caracteristicile statice:
� de ieşire – care exprimă variaţia curentului de ieşire în
funcţie de tensiunea de ieşire pentru diferite valori ale
curentului, respectiv ale tensiunii de intrare.
Iieş=f (Uieş); Ii=ct. şi Iieş=f (Uieş); Ui=ct. � de intrare –
care exprimă variaţia curentului de intrare în funcţie de tensiunea
de intrare pentru diferite valori ale tensiunii de ieşire.
Ii=f (Ui); Uieş=ct. � de transfer – reprezintă dependenţa
curentului de ieşire în funcţie de curentul, respectiv tensiunea de
intrare, pentru diferite valori ale tensiunii de ieşire.
Iieş=f (Ii); Uieş=ct. şi Iieş=f (Ui); Uieş=ct. Fiecare punct de
pe o caracteristică corespunde unui anumit regim de
funcţionare posibil. Un asemenea punct caracterizat de ansamblul
valorilor a trei mărimi electrice (care apar pe caracteristică) se
numeşte punct de funcţionare. Un tranzistor, aflat într-un circuit
dat de polarizare, are un punct static de funcţionare, fixat prin
elementele circuitului. Cerinţe: � Folosind materiale de
documentare, desenaţi caracteristicile de ieşire pentru un
tranzistor în conexiune cu emitorul comun.
� Arătaţi, delimitând pe grafic, regiunile corespunzătoare
regimurilor de funcţionare posibile (RAN, RS Şi RT).
� Dacă tranzistorul se găseşte în circuitul de polarizare dat
mai jos, trasaţi dreapta de sarcină statică, conform ecuaţiei de
tensiune de la ieşirea circuitului.
Determinaţi dreapta prin „tăieturi”, adică prin intersecţia ei
cu axele.
� Alegeţi arbitrar un punct static de funcţionare, situat pe
dreapta statică de sarcină şi precizaţi în ce regim funcţionează
tranzistorul pentru p.s.f. (punctul static de funcţionare)
ales.
RB RC IcRc + UCE = Ec
Ic=f (UCE) pentru IB=ct.
-
Modulul: DISPOZITIVE ELECTRONICE
Domeniul: ELECTRONICĂ ŞI AUTOMATIZĂRI Calificarea: Electronist
pentru aparate şi echipamente de automatizări Nivelul 2
24
���� Exerciţiul 8. Înscrieţi numele terminalelor TEC-J în
spaţiile alăturate lor.
Exerciţiul 9. Conexiunile TEC-J sunt : sursă comună (SC), drenă
comună (DC) şi grilă comună (GC). Arătaţi ce terminale apar în
circuitul de intrare şi ce terminale vor fi în circuitul de ieşire.
Nr. Crt.
Conexiunea Circuitul de intrare Circuitul de ieşire
Verificare
1 TEC-J cu SC 2 TEC-J cu DC 3 TEC-J cu GC Exerciţiul 10. TURUL
GALERIEI
Tema activităţii: Comparaţie între tranzistoarele bipolare şi
unipolare (TEC). Activitatea este recapitulativă şi utilizează
coevaluarea, ca metodă de evaluare. Turul galeriei presupune
evaluarea interactivă şi profund formativă a produselor realizate
de elevi. Etapele pentru desfăşurarea activităţii
� În grupuri de 3-4, elevii lucrează pe tema dată care se poate
materializa într-un produs (o diagramă, de exemplu), pe cât posibil
pretându-se la abordări variate.
� Produsele sunt expuse pe pereţii clasei. � La semnalul
profesorului, grupurile se rotesc prin clasă, pentru a examina şi a
discuta fiecare produs. Îşi iau notiţe şi pot face comentarii pe
hârtiile expuse.
� După turul galeriei, grupurile îşi reexaminează propriile
produse prin comparaţie cu celelalte şi citesc comentariile făcute
pe produsele lor.
-
Modulul: DISPOZITIVE ELECTRONICE
Domeniul: ELECTRONICĂ ŞI AUTOMATIZĂRI Calificarea: Electronist
pentru aparate şi echipamente de automatizări Nivelul 2
25
Exerciţiul 11. Stabiliţi valoarea de adevăr a următoarelor
enunţuri. Pentru enunţ adevărat notaţi litera A iar pentru enunţ
fals notaţi litera F. Nr. crt.
Enunţuri Adevărat sau Fals
Soluţie corectă
Soluţie greşită
Punctaj
1 Tiristorul este format din
4 regiuni semiconductoare,
alternative
2 Triacul este echivalent
grupării în paralel a 2
tiristoare.
3 Comanda triacului se poate
face cu tensiuni de ambele
polarităţi
4 Tiristorul are conducţie
unidirecţională.
5 Triacul are conducţie
bidirecţională.
6 Diacul este un tiristor
fără electrodul de
comandă, grila
7 Diacul are 2 terminale.
8 Tiristorul are 4 terminale.
9 Triacul este format din 2
tiristoare în montaj
antiparalel, având un
singur electrod de grilă.
Din oficiu se acordă 1 punct.
-
Modulul: DISPOZITIVE ELECTRONICE
Domeniul: ELECTRONICĂ ŞI AUTOMATIZĂRI Calificarea: Electronist
pentru aparate şi echipamente de automatizări Nivelul 2
26
Exerciţiul 12. Lucrare de laborator
Testarea validităţii joncţiunilor tranzistorului bipolar Metoda
constă în măsurarea rezistenţelor între terminalele E, B, C ale
tranzistorului. Eventualele defecte de scurtcircuit sau întreruperi
în tranzistor se depistează prin măsurarea rezistenţelor de
polarizare directă a joncţiunilor, REB, RCB şi a rezistenţei RCE
corespunzătoare polarizării inverse a colectorului şi directe a
emitorului. Tranzistorul se consideră ca o structură cu două diode
în opoziţie.
Tranzistor pnp Tranzistor npn
Limitele orientative de variaţie a rezistenţelor REB, RCB şi RCE
pentru tranzistoarele de mică putere şi de putere sunt independente
de structură (pnp sau npn) dar sunt sensibil diferite la Ge şi
Si.
Rezistenţa REB= RCB Rezistenţa RCE Material Tranzistor de putere
mică
Tranzistor de putere
Tranzistor de putere mică
Tranzistor de putere
Ge (200-500)Ω (35…50)Ω (10…100) kΩ sute de Ω Si (1…3) kΩ (0.1…1)
kΩ ∞ >1MΩ
Ω
Ω
Ω
-
+
p
p
n
C
B
E
RCB
REB
RCE
-
-
+
+
Ω
Ω
Ω
+
-
n
n
p
C
B
E
RCB
REB
RCE
+
+
-
-
-
Modulul: DISPOZITIVE ELECTRONICE
Domeniul: ELECTRONICĂ ŞI AUTOMATIZĂRI Calificarea: Electronist
pentru aparate şi echipamente de automatizări Nivelul 2
27
Sarcini de lucru
Măsuraţi rezistenţele REB şi RCB între terminalele
tranzistoarelor, polarizând direct joncţiunile EB şi EC. Între C şi
E veţi măsura rezistenţa RCE corespunzătoare polarizării inverse a
colectorului şi directe a emitorului. Comparaţi valorile obţinute
cu limitele de variaţie ale rezistenţelor indicate în tabelul
lucrării. Înscrieţi rezultatele obţinute în tabelul de mai jos,
după exemplul dat. Nr. crt.
Tipul tranzistorului Material şi structură
REB RCB RCE
1 BD 235 – de putere Si, npn 2 3 4 5
Întocmiţi un referat al lucrării de laborator care să
cuprindă:
� metoda de lucru folosită � schemele electrice de măsurare
(simple) � limitele orientative ale rezistenţelor (tabel) �
rezultatele măsurătorilor � concluzii referitoare la
funcţionalitatea tranzistoarelor măsurate � eventualele defecte
depistate şi justificarea lor.
Exerciţiul 13. REFERAT Tiristorul poate fi folosit ca
întrerupător pentru închiderea sau deschiderea unui circuit
electric. El are următoarele avantaje:
- gabarit şi greutate redusă în raport cu puterea comandată -
randament foarte ridicat - gamă mare de curenţi şi tensiuni.
Tiristorul conduce, în sens direct, curenţi de ordinul sutelor de
A, la căderi de tensiune de 1V-2V şi este capabil să blocheze
tensiuni de ordinul a 1000 V
- cu puteri de intrare de ordinul mW – în grilă, se pot comanda
puteri de ieşire de ordinul kW – în anod
- viteză mare de comutaţie, pentru tiristoarele speciale
-
Modulul: DISPOZITIVE ELECTRONICE
Domeniul: ELECTRONICĂ ŞI AUTOMATIZĂRI Calificarea: Electronist
pentru aparate şi echipamente de automatizări Nivelul 2
28
Tinând seama de importanţa lui vi se cere să întocmiţi un
referat cu tema „Tiristorul” care să conţină (printre alte
informaţii selectate de voi), informaţii despre: - simbol
- tipuri de capsule - parametrii importanţi - caracteristica –
în polarizare directă - câteva domenii de utilizare. Puteţi folosi
ca surse de informare cîrţi de specialitate, reviste, cataloage
de componente electronice, site-uri de Internet. Adrese utile
unde găsiţi informaţii pe Internet pentru întocmirea
referatului: - www.referat.ro
-
Modulul: DISPOZITIVE ELECTRONICE
Domeniul: ELECTRONICĂ ŞI AUTOMATIZĂRI Calificarea: Electronist
pentru aparate şi echipamente de automatizări Nivelul 2
29
3.5. TESTE DE EVALUARE
Test 1. Autoevaluare Stabiliţi valoarea de adevăr a următoarelor
propoziţii.
Scrieţi în prima căsuţă A pentru propoziţia adevărată şi F
pentru propoziţia falsă. Fiecare răspuns corect este cotat cu 1
punct în a doua căsuţă.
Din oficiu se acordă 1 punct. 1. Dacă un tranzistor bipolar are
ambele joncţiuni polarizate direct, atunci lucrează în regim activ
invers. 2. β reprezintă factorul de amplificare în curent pentru
tranzistorul cu emitor comun. 3. Un tranzistor npn care lucrează în
regim activ normal are toate tensiunile pozitive faţă de E. 4.
Caracteristica statică de ieşire pentru un tranzistor cu EC este
dependenţa grafică dintre curentul de emitor şi tensiunea
colector-emitor. 5. Dacă ohmmetrul arată 0 la măsurarea
joncţiunilor unui tranzistor în ambele sensuri, atunci tranzistorul
are joncţiunile întrerupte. 6. Inelul elastic ce scurtcircuitează
terminalele unui TEC-MOS la livrare, se îndepărtează după montarea
în circuit. 7. Toate tipurile de TEC pot lucra bine la frecvenţe
foarte înalte. 8. TEC-J este un dispozitiv electronic comandat prin
tensiune. 9. Curentul maxim de drenă la TEC-J se obţine când
tensiunea pe poartă este nulă.
-
Modulul: DISPOZITIVE ELECTRONICE
Domeniul: ELECTRONICĂ ŞI AUTOMATIZĂRI Calificarea: Electronist
pentru aparate şi echipamente de automatizări Nivelul 2
30
Test 2. TEST DE EVALUARE Alegeţi răspunsul corect pentru
următoarele întrebări: 1. TEC-urile sunt comandate a. în curent b.
în tensiune c. în curent sau în tensiune, în funcţie de
aplicaţie
2. Pentru funcţionare normală, TEC-urilor li se aplică o
tensiune de alimentare între drenă şi sursă astfel: a. pentru canal
p: pozitiv la S şi negativ la D b. pentru canal n: pozitiv la S şi
negativ la D c. pentru canal p: negativ la S şi pozitiv la D 3.
Curentul maxim de drenă la un TEC-J se obţine când: a. tensiunea
între poartă şi sursă este nulă b. poarta este polarizată direct
faţă de S c. poarta este polarizată invers faţă de S 4. La
conducţia curentului electric în TEC participă: a. numai electroni
b. numai golurile c. un singur tip de purtători în funcţie de canal
d. ambele tipuri de purtători 5. Electrozii unui tranzistor cu
efect de câmp se numesc: a. emitor, bază şi colector b. sursă,
drenă şi poartă c. anod, catod şi poartă 6. Tensiunile de
polarizare ale joncţiunilor unui TEC-J trebuie să asigure: a.
polarizarea directă a joncţiunilor b. polarizarea inversă a
joncţiunilor c. polarizarea directă a unei joncţiuni şi polarizarea
inversă a celeilalte.
7. Faţă de tranzistoarele bipolare, TEC-urile au un curent de
intrare: a. mult mai mic b. mult mai mare c. aproximativ la
fel.
8. TEC-urile au impedanţa de intrare: a. foarte mare b. foarte
mică c. mare sau mică, în funcţie de semnalul de la intrare. 9.
Care dintre următoarele afirmaţii despre TEC-uri este adevărată: a.
nu pot amplifica semnalele de înaltă frecvenţă b. au frecvenţe de
lucru foarte mari c. au viteză mare de comutaţie. Din oficiu se
acordă 1 punct.
-
Modulul: DISPOZITIVE ELECTRONICE
Domeniul: ELECTRONICĂ ŞI AUTOMATIZĂRI Calificarea: Electronist
pentru aparate şi echipamente de automatizări Nivelul 2
31
Cap. IV. SOLUŢII ŞI SUGESTII METODOLOGICE
Rezolvare exerciţiul 1. a. tranzistor bipolar pnp b. tranzistor
bipolar npn c. tranzistor cu efect de câmp cu grilă joncţiune
(TEC-J) cu canale p d. tranzistor cu efect de câmp cu grilă
joncţiune (TEC-J) cu canale n
Sugestie exerciţiul 2.
Profesorul bifează rubrica „Verificat”: În caz corect „�” , în
caz greşit „”.
Rezolvarea exerciţiului 3. 1. 175°C - 200° C 2. hiperbolă 3.
curentul de colector maxim 4. colectorului 5. valoarea 6. de
colector 7. tensiunii 8. domeniul 9. punctul static.
Sugestie exerciţiul 4. Metoda cubului este o metodă didactică
interactivă care se pretează la temele
recapitulative. Sunt utilizate stilurile de învăţare favorite
ale elevilor: vizual, auditiv şi practic. Această activitate se
poate desfăşura pentru o temă de recapitulare a cunoştinţelor
despre tranzistorul bipolar. Subiectele urmărite sunt: - tipurile
de conexiuni
- regimurile de funcţionare - caracteristicile statice.
Etapele metodei sunt următoarele: � se formează grupe de câte 6
elevi � fiecare grupă îşi alege un lider care să coordoneze
activitatea grupei � se împart 6 foi de formă pătrată care conţin
fiecare cerinţa de lucru pentru un
elev � liderul împarte sarcinile membrilor grupului, fiecare
membru primind o foaie de
hârtie din cele 6 primite de grupul respectiv � după rezolvarea
sarcinilor se construieşte cubul
Rezolvare exerciţiul 5. - curentul IDmax - curentul IDSS -
tensiunea de prag (de tăiere) Rezolvare exerciţiul 6.
1 - tiristor 2 - triac 3 - diac 4 - TEC-J cu canal p
-
Modulul: DISPOZITIVE ELECTRONICE
Domeniul: ELECTRONICĂ ŞI AUTOMATIZĂRI Calificarea: Electronist
pentru aparate şi echipamente de automatizări Nivelul 2
32
Rezolvare exerciţiul 8.
sus – drenă mijloc – grilă jos – sursă Rezolvare şi sugestii
exerciţiul 9. Pentru răspuns corect se va nota cu �, iar pentru
răspuns greşit cu -. Nr. Crt.
Conexiunea Circuitul de intrare Circuitul de ieşire
Verificare
1 TEC-J cu SC între G şi S între D şi S � 2 TEC-J cu DC între G
şi D între S şi D � 3 TEC-J cu GC între S şi G între D şi G �
Rezolvarea exerciţiului 11. 1. A 2. F 3. A 4. A 5. A 6. F 7. A
8. F 9. A Sugestie exerciţiul 12.
Acest referat va constitui un material din portofoliul personal
al elevului. Rezolvarea testului 1.
Rezolvarea testului 2. 1. b 2. a 3. a 4. c 5. b 6. b 7. a 8. a
9. b
F 1. A 2. A 3. F 4. F 5.
A 6. A 7. A 8. A 9.
-
Modulul: DISPOZITIVE ELECTRONICE
Domeniul: ELECTRONICĂ ŞI AUTOMATIZĂRI Calificarea: Electronist
pentru aparate şi echipamente de automatizări Nivelul 2
33
BIBLIOGRAFIE [1] Damachi, E., Tunsoiu, A. : Electronică. Editura
Didactică şi Pedagogică, Bucureşti, 1999
[2] Componente şi circuite electronice - manual pentru cl. a X -
a licee industriale. Editura
Didactică şi Pedagogică, Bucureşti, 1996
[3] Diode şi tiristoare de putere – manual de utilizare. Editura
Tehnică, Bucureşti, 1989
[4] Coloşi, T., Morar, R., Miron, C. : Tehnologie electronică –
componente discrete.
IPCN Facultatea de Electrotehnică, 1979
[5] Ion, M., Goagă, F. : Ghid metodic de evaluare pentru
învăţământul profesional şi tehnic
preuniversitar. Editura INFO, Craiova, 1999
[6] Ghid metodologic pentru aplicarea programelor şcolare
Tehnologii. Consiliul Naţional
pentru Curriculum, 2002
[7] Drăgulănescu, N. : Agenda radioelectronistului. Editura
Tehnică, Bucureşti, 1989.