ii semestar (2+1+1) nastavnik: prof. dr dragan pantić...
TRANSCRIPT
5/1/2012 Elektronske komponente - Uvod 3
Polaganje ispita
Ocena – maksimalan broj poena je 100
Predispitne obaveze Završni ispit
Aktivnost u toku predavanja 5 Pisani deo ispita 25
Domaći zadaci, testovi, ... 5 Usmeni deo ispita 25
Laboratorijske vežbe 10
Kolokvijum I
Kolokvijum II
15
15
S 50 S 50
Ocena 10 – od 96 – 100 poena
9 – od 86 – 95 poena
8 – od 76 – 85 poena
7 – od 66 – 75 poena
6 – od 55 – 65 poena
Prednosti SMD tehnologije
povećanje raspoloživog prostora
ekonomska ušteda
brzini montiranja
povećanju nivoa pouzdanosti
veća brzina rada
bolje mehaničke karakteristike
veći broj izvoda i kontaktnih završetaka
5/1/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 7
5/1/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 8
Nedostaci SMD tehnologije
Nedostaci SMD tehnologije ogledaju se u:
složenijim tehnološkim postupcima lemljenja
(posebno kada se radi o ručnom lemljenju),
težem ispitivanju usled slabije pristupačnosti
kontaktima, odnosno kontaktnim završecima
komponenata,
nepostojanju nekih (posebno pasivnih komponenata)
sa izrazito visokim nazivnim vrednostima (otpornika
veoma velikih otpornosti, kondenzatora sa velikim
vrednostima kapacitivnosti) u SMD obliku.
5/1/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 9
Lemljenje komponenata
Lemljenje - postupak kojim se pomoću rastopljenog dodatnogmaterijala (lema) izvodi komponenata spajaju sa provodnim vezamana štampanoj ploči.
Za ručno lemljenje elektronskih komponenata materijal za lemljenjeje najčešće tinol žica prečnika ne većeg od 1 mm (optimalni prečnikovakve žice je 0.7 mm).
Tinol žice, koje su se pokazale izuzetno dobro u praksi, najčešćesadrže 60% kalaja i 40% olova (tačka topljenja 178oC).
5/1/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 10
Ručno lemljenje
Za ručno lemljenje elektronskih komponenatamaterijal za lemljenje je najčešće tinol žicaprečnika ne većeg od 1 mm (optimalni prečnikovakve žice je 0,7 mm).
Tinol žice, koje su se pokazale izuzetno dobro u praksi, najčešće sadrže 60% kalaja i 40% olova(tačka topljenja 178oC).
Svi elektronski uređaji koji će se proizvoditi u zemljama evropske unije ili koji će se u te državeuvoziti moraju da, u skladu sa direktivama RoHS(Restriction of Hazardous Substances), eliminišuiz proizvodnje tih uređaja olovo (Pb), kadmijum(Cd), živu (Hg), hrom (Cr) i brom (Br).
Lemljenje razlivanjem Za lemljenje razlivanjem neophodno je korišćenje paste za lemljenje.
Ova pasta se nanosi na štampanu ploču, a zatim se komponentepostavljaju tako da se izvodi, odnosno kontaktni završeci, praktično urone u pastu.
Nakon toga se i štampana ploča i komponente zagrevaju, pri čemu se lemrazliva i ostvaruje istovremeno lemljenje svih komponenata; tipičnetemperature pri ovom načinu lemljenja su (215÷230)oC.
5/1/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 12
Talasno lemljenje Kod talasnog lemljenja komponente se pričvršćuju za štampanu ploču
lepkom, odnosno adhezivom i, nakon sušenja, šalje se velika količina lemau obliku talasa preko ploče i komponenata.
Za razliku od klasičnog talasnog lemljenja koje se široko primenjuje ukonvencionalnoj tehnici montaže štampanih ploča sa komponentama saizvodima, kod SMD talasnog lemljenja se, najčešće, koristi dvostruki talas: najpre se turbulentnim talasom nanosi lem na sve kritične tačke štampaneploče, a potom se laminarnim talasom sa tih mesta uklanja suvišni lem.
Nedostatak ovog načina lemljenja je potrebno relativno veliko rastojanjeizmeđu komponenata.
5/1/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 13
5/1/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 15
Osnovne
karakteristike
otpornika
Nazivna (nominalna) otpornost
Nazivna (nominalna) snaga
Granični i dozvoljeni napon
5/1/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 16
Temperaturni koeficijent otpornosti
Karakteriše povratne promene otpornosti
otpornika pri promeni temperature:
od nenamotanih otpornika αR = ± (1-10) · 10-4 1/°C
Kod namotanih otpornika αR = ± 2 · 10-4 1/°C
vrednost temperaturnog koeficijenata otpornosti αR tankih slojeva zavisi od:
debljine sloja,
sastava legure,
načina nanošenja filma,
vrste podloge i
Temperature.
R0 - otpornost otpornika
na temperaturi T0
Otpornost otpornika u opsegu
radnih temperatura U opsegu radnih temperatura ΔT = T - T0 otpornost
otpornika stalne otpornosti na nekoj temperaturi T vrlopribližno je jednaka:
Za svaki otpornik postoji maksimalna temperatura okolnesredine do koje se on može opteretiti nazivnom snagom
Ako otpornik radi na višim temperaturama, dozvoljenasnaga na otporniku mora biti manja od definisanenazivne snage za taj otpornik.
5/1/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 17
Zavisnost nazivne snage otpornika
od temperature okolne sredine
5/1/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 18
Uprošćene ekvivalentne šeme
otpornika
Uprošćene ekvivalentne šeme otpornika: velike otpornosti (visokoomskih otpornika), i
male otpornosti (niskoomskih otpornika)
5/1/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 19
5/2/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 21
Osnovne karakteristike potenciometara
Nazivna vrednost ukupne otpornosti
Početni skok otpornosti
Postojanost na habanje
Dopunski kontaktni šum
Funkcionalna karakteristika
5/2/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 24
Primer označavanja otpornika sa dvocifrenim osnovnim brojem:
otpornik otpornosti 1200 Ω sa dozvoljenim odstupanjem
otpornosti ± 5%
1021 2 ±5%
5/2/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 25
Primer označavanja otpornika sa trocifrenim osnovnim brojem:
otpornik otpornosti 86.4 Ω sa dozvoljenim odstupanjem otpornosti
±0.1% i nekoliko takvih otpornika; napomena: da ne bi došlo do
zabune, peta traka može biti šira od ostalih 1.5 do 2 puta.
8 6 4 10-1 ±0.1%
5/2/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 29
Temperaturna karakteristika NTC otpornika
Zavisnost otpornosti NTC otpornika od temperature.
U opsegu radnih temperatura zavisnost otpornosti NTC otpornika od temperature može se predstaviti sledećim izrazom:
R = R∞ exp (B/T)
B − koeficijent temperaturne osetljivosti, ili kratko, temperaturna osetljivost i izražava se u Kelvinovim stepenima (K),
T − apsolutna temperatura (K) i
R∞ − konstanta koja zavisi odmaterijala i dimenzija NTC otpornika (to je uslovna otpornost termistora na beskonačno visokojtemperaturi).
5/2/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 30
Statička strujno-naponska karakteristika
Predstavlja zavisnost pada napona na NTC otporniku od struje koja protičekroz njega u uslovima termičke ravnoteže između termistora i okolne sredine.
5/2/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 31
PTC otpornici (pozistori)
Termistori sa velikom pozitivnom vrednošću
temperaturnog koeficijenta otpornosti se
zovu pozistori.
Koriste se kao ograničavači struje za:
strujnu zaštitu,
kao limitatori temperature,
demagnetizaciju kolor-katodnih cevi,
zaštitu motora,
regulaciju struja u telefoniji, i
zaštitu telefonskih linija, itd.
5/2/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 32
Promena otpornosti pozistora sa
temperaturom i učestanošću
RPTC
5/2/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 33
Varistori
Varistori ili VDR otpornici su otpornici kod kojih
se otpornost nelinearno menja sa promenom
jačine električnog polja, odnosno napona na
njima.
Koriste se za naponsku stabilizaciju, posebno
većih vrednosti napona.
5/2/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 34
Realna strujno-naponska karakteristika varistora
Fotootpornici
Fotootpornici su poluprovodnički otpornici kodkojih se otpornost smanjuje pod uticajmsvetlosti.
Rad poluprovodničkih fotootpornika zasnovan je na efektu fotoprovodnosti (unutrašnjemfotoelektričnom efektu).
5/2/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 35
5/2/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 36
Svetlosna karakteristika
Predstavlja zavisnost fotostruje IF od osvetljenosti E, prikonstantnom naponu
U nekoj oblasti promene osvetljenosti za svetlosnu karakteristiku se koristi zavisnost:
I = A⋅ Eχ
A − konstanta koja zavisi od tipa fotootpornika;
χ − konstanta koja zavisi od talasne dužine svetlosti i tipa fotootpornika;
E − osvetljenost.
Označavanje kondenzatora
Kada se kapacitivnost u pF označava pomoću tri cifre, treća cifra pokazuje koliko nula ima izaprve i druge cifre.
Na primer:
220pF 221
47pF 470
56nF = 56000pF 563
5/2/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 38
5/2/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 40
Ekvivalentna šema kondenzatora
Kapacitivnost kondenzatora zavisi od učestanosti i to zbog toga što se sa učestanošću menja dielektrična konstanta i, znatno češće, zbog toga što kondenzator poseduje i parazitne veličine, kao što su parazitna otpornost i parazitna induktivnost LC.
Na visokim učestanostima svaki kondenzator se može predstaviti ekvivalentnom šemom
LC je reda nH
Otpornost gubitaka r (aktivna
otpornost obloga kondenzatora
i izvoda) je reda 0.1WOtpornost R >> r je otpornost
izolacije kondenzatora
5/2/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 41
Zavisnost tgδ: a) od učesatnosti za kondenzatore sa nepolarnim
dielektrikom; b) od učesatnosti za kondenzatore sa polarnim dielektrikom;
c) od temperature za kondenzatore sa nepolarnim dielektrikom; d) od
temperature za kondenzatore sa polarnim dielektrikom; e) od napona.
Vremenska konstanta kondenzatora
Veličina tC = RC se zove vremenska konstanta
kondenzatora i izražava se u sekundama.
Ne zavisi od dimenzija kondenzatora, već samo od
fizičkih osobina dielektrika.
5/2/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 42
5/2/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 45
Elektrolitski kondenzatori
Da bi se obezbedio dobar (ravnomeran) električan kontakt između površine tako tankogdielektrika (tj. oksida metala) i druge elektrode(jedna elektroda je metalna folija ili štapić nakojoj je oksid, a druga obično neoksidisanametalna folija)
Neophodno je da se upotrebi provodna tečnost− zato se koristi tečan elektrolit ili mangandioksid − koji ima poluprovodničke osobine.
Drugim rečima, elektrolit ima ulogu „produžetka“ druge elektrode.
5/2/2012 45
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
Polarizovani Al elektrolitski kondenzatori namenjeni su za rad pri
jednosmernoj polarizaciji.
anoda aluminijumska folija debljine (100 ÷ 120)µm, koja je posebnim postupkom oksidisana (oksidni sloj predstavlja dielektrik);
debljina je f(E) 0.0012 ÷0.0015µm/V a εr = 10;
katoda je izvedena preko provodnog elektrolita (npr. rastvora glikla, borne kiseline i amonijaka);
kontakt sa elektrolitom jedruga aluminijumska folija;
5/2/2012 46
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
Nepolarizovani Al elektrolitski kondenzatori
katodna neoksidisana folija je zamenjena oksidisanom folijom;
mogu raditi pri jednosmernoj i naizmeničnoj polarizaciji;
debljina dielektrika je dvostruko veća tako da je pri istom nazivnom naponu kapacitivnost nepolarnih kondenzatora dva puta manja u odnosu na kapacitivnost polarnih kondenzatora;
5/2/2012 47
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
Zavisnost struje gubitaka od: a − temperature, b − vremena
5/2/2012 48
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
Varikap diode Varikap diode su poluprovodničke diode sa
kontrolisanim kapacitivnim osobinama.
Koristi se kapacitivnost inverzno polarisanog p-nspoja, pri čemu se promenom inverznog napona menja širina prelazne oblasti p-n spoja, a time i kapacitivnost varikap diode.
Varikap diode u različitim kućištima
5/2/2012 49
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
Prednosti varikap dioda u odnosu na vazdušne promenljive kondenzatore su: neuporedivo su manjih dimenzija i mogu da se oklope
zajedno sa kalemom, čime se izbegavaju parazitne sprege;
otpornije su na mehanička dejstva (udare, potrese, itd.) i atmosferski uticaj;
ne postoji osovina kao kod vazdušnih promenljivih kondenzatora, već se promena kapacitivnosti vrši promenom napona na diodi, što se može ostvariti promenom otpornosti potenciometra, koji može biti daleko od same diode.
5/2/2012 50
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
Ekvivalentna šema kalema
5/2/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 52
L induktivnost kalema,
C0 parazitna (sopstvena) kapacitivnost,
R = R0 + Rf je otpornost gubitaka
R0 omska otpornost
Rf frekventno zavisna otpornost usled skin efekta i efekta blizine.
Kod kalemova se jezgrom otpornost R sadrži i gubitke u jezgru Rj
Faktor dobrote kalemova
ekvivalentna otpornost kalema Re i ekvivalentna induktivnost Le
zavise od učestanosti, pa se Q-faktor neće u celom frekventnom
opsegu linearno povećavati sa učestanošću
pri visokim učestanostima opadata sa povećanjem frekvencije.
pri višim učestanostima ekvivalentna otpornost Re brže raste sa
učestanošću od induktivne otpornosti ωLe
Q-faktor dostiže maksimum i sa daljim povećanjem
frekvencije opada
radni frekventni opseg kalema se bira tako da Q-faktor ima
maksimalnu vrednost u sredini tog opsega.
5/2/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
5/2/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
Merene vrednosti Q-faktora kalemova različitih induktivnosti
Faktor induktivnosti AL, seodređuje eksperimentalno i predstavlja induktivnost kalema sajezgrom koji ima samo jedanzavojak.
Induktivnost kalema sa N zavojakaje onda:
5/2/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
Naponi na krajevima transformatora se azlikuju
od indukovanih elektromotornih sila zbog pada
napona na namotajima (U1>e1 i U2<e2 ).
Ako se, u prvoj aproksimaciji, ovi padovi napona
zanemare, može se smatrati da je e1≈U1 i e2≈U2,
tako da sledi odnos transformacije napona n:
5/2/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente