Właściwości złącza p-n inaczej
Z zainteresowaniem przeczytałem artykuł kolegi świstaka o złączu P-N. Przypomniały mi się czasy studenckie, kiedy to donory i akceptory połączone ze sobą funkcjami logarytmicznymi spędzały mi sen z powiek. Wkuwając tą teorię, cały czas zastanawiałem się po co ja się tego uczę i co z tego wynika. Parę lat zeszło zanim wiedzę oswoiłem na tyle, że mogłem ją praktycznie zastosować. Podam tutaj parę przypadków, gdy wiedzę teoretyczną przekułem bezpośrednio w praktykę – nie zawsze w sposób konwencjonalny..
1. Złącze p-n w kierunku przewodzenia z rezystorem szeregowym możemy użyć jako stabilizator napięcia o napięciu 0,7V dla krzemu, lub 0,2 V dla germanu, a łącząc je po kilka w szereg uzyskujemy sumę tych napięć. Co prawda stabilizacja ta jest trochę słaba w porównaniu z elementami stricte do tego przeznaczonymi, ale w wielu aplikacjach wystarczająca. Ja na ten przykład wykorzystuje 3 diody 1N4005 i pół watowy rezystor 100kom i kondensator 100uF/6V do zasilania kwarcowych zegarów ściennych wprost z puszki 230 V.
UWAGA !!! W czasie eksperymentów należy bardzo uważać, bo 230 Volt potrafi i zabić, a przy złym podłączeniu, wybuchający kondensator elektrolityczny może poranić lub oślepić.
2. Moc oddawana przez popularne krzemowe diody prostownicze jest w przybliżeniu równa liczbowo zmierzonemu prądowi diody (z niewielkim zapasem oczywiście – ale warto tak przyjmować).
3. Każda dioda ma jakieś napięcie przebicia lawinowego (lub przebicia Zenera) do wykorzystania ;-). Dodam też, że napięcia te też mają swój dryft termiczny, który może być ujemny albo dodatni (zerowy bywa w okolicy 6-7 Volt, gdy to obydwa zjawisko gwałtownego wzrostu prądu są mniej więcej w równowadze). Mówiąc jeszcze prościej diody Zenera 6,8V są najbardziej stabilne temperaturowo, a niskonapięciowe zenerki możemy wykorzystać do kompensacji termicznej ładowania akumulatora w samochodzie zimą. Co kiedyś popełniłem: byłem w samochodzie Moskwicz 412 ku uciesze ojca mego. Te zimowe dodatkowe 0,2 V na napięciu ładowania powodowały, że nie trzeba było akumulatora dodatkowo podładowywać w ostre mrozy.
4. Większość popularnych czujników temperatury to diody w fikuśnych obudowach. Dosyć łatwo jest skonstruować termometr czy stabilizator temperatury na diodzie germanowej, której prąd wsteczny w temperaturze pokojowej jest na tyle duży, że można go zmierzyć amatorsko i skonstruować odpowiedni do niej nie płynący wzmacniacz pomiarowo – użytkowy.
5. Złącza tranzystorów bipolarnych to też diody i możemy je jak zwykłe diody wykorzystywać (co czasami bywa opłacalne 😉 ) np. napięcie Zenera złącz BE jest zawsze trochę wyższe od katalogowego U eb max. Jest zrozumiałe, no bo co innego mogłoby to napięcie ograniczać jak nie przebicie lawinowe lub Zenera. Często wykorzystuje te właściwości w czasie konstruowania prototypów, gdy brak mi zenerki na określone napięcie, a tranzystorów z demobilu do eksperymentów garście całe.
6. Diody LED to też złącza p-n lecz ze względu na ich mocne domieszkowanie arsenkiem galu, fosforem czy inną trucizną 😉 ich napięcia odcięcia są trochę wyższe, charakterystyki prądowo napięciowe mniej strome a napięcia Zenera niskie. Mimo to też pięknie działają jako stabilizatory niskich napięć (czerwona 1,2-1,8 .,zielona 1,5-2,2 żółta 2,0-3,5V w zależności od prądu przez nie przepuszczanego). Przy okazji pięknie świecą, dając znać, że stabilizator działa. Notabene wykorzystywałem je kiedyś do stabilizatorów opisanych w pkt. 1, ale zauważyłem takie dziwne sprzężenie zwrotne, jak dioda gasła to po chwili puszka wybuchła, gasło światło w całym domu i wszyscy bez względu na porę roku otwierali okna – więc przestałem je tam stosować. :p.
7. Elementy elektroniczne działają w miarę poprawnie do momentu kiedy nie syczą na ślinę ;-), potem jest już tylko smród (czyli niekontrolowane procesy termiczno lawinowe na złączach n-p powodujące stopienie się punktowe półprzewodnika, jego odparowanie a następnie wybuch z odstrzeleniem części obudowy. Kto tego nie widział wielokrotnie nie może siebie nazywać elektronikiem 😉 ).
I to by było dziś na tyle. Nam nadzieje, że komuś się coś z tego co napisałem przyda, a jeżeli nie, to przynajmniej wprawi go w dobry humor.