VÝŠ

ELEKTRONIKA

Otázky pro zápočtové testy:

1. Vyložte jak vzniká vlastní a nevlastní vodivost polovodiče a fyzikální důvody jejich odlišných teplotních součinitelů.
2. Vyložte co to je pohyblivost volných nositelů náboje a proč je u obou typů nositelů nestejná, co je střední difuzní délka, střední volná dráha, střední doba života minoritních nositelů
3. Popište přechod PN v monokrystalickém polovodiči, fyzikální důvody vzniku ochuzené vrstvy, na čem závisí její tloušťka.
4. Napište Shockleyovu rovnici voltampérové charakteristiky přechodu PN a vysvětlete význam jednotlivých činitelů.
5. Vyložte možné mechanismy průrazu přechodu PN v závěrném směru.
6. Vysvětlete, proč má průrazné napětí přechodu PN způsobené Zenerovým jevem jiný teplotní součinitel, než napětí způsobené lavinovým jevem.
7. Pomocí Shockleyova vztahu vyložte teplotní závislost voltampérové charakteristiky přechodu PN v propustném a závěrném stavu.
8. Vyložte fyzikální princip Schottkyho diody a odůvodněte, proč a jak se její vlastnosti liší od diody PN.
9. Vyložte fyzikální princip tunelové diody a odůvodněte proč a jak se její voltampérová charakteristika liší od diody PN.
10. Vyložte fyzikální princip činnosti varikapu (kapacitní diody) a odůvodněte tvar závislosti její kapacity na řídicím napětí pro různé typy přechodu.
11. Popište strukturu bipolárního tranzistoru a fyzikální princip jeho činnosti.
12. Popište fyzikální a strukturální podmínky, které je třeba splnit, aby bylo dosaženo co největšího výkonového zesílení bipolárního tranzistoru.
13. Nakreslete v měřítku příklad průběhů voltampérových charakteristik bipolárního tranzistoru pro malé signály v zapojení se společným emitorem.
14. Nakreslete elektrická schémata alespoň 3 různých typů obvodů pro základní nastavení klidového pracovního bodu bipolárního tranzistoru v zapojení se společným emitorem.
15. Nakreslete elektrické schéma základního obvodu odporově vázaného zesilovače malého signálu s bipolárním tranzistorem v zapojení se společným emitorem a uveďte přibližné vztahy pro jeho diferenciální vstupní odpor, napěťové zesílení a diferenciální.
16. Nakreslete elektrické schéma základního obvodu odporově vázaného zesilovače malého signálu s bipolárním tranzistorem v zapojení se společnou bází a uveďte přibližné vztahy pro jeho diferenciální vstupní odpor, napěťové zesílení a diferenciální výstupní odpor.
17. Nakreslete elektrické schéma základního obvodu odporově vázaného zesilovače malého signálu s bipolárním tranzistorem v zapojení se společným kolektorem a uveďte přibližné vztahy pro jeho diferenciální vstupní odpor, napěťové zesílení a diferenciální výstupní odpor.
18. Nakreslete elektrické schéma základního obvodu odporově vázaného zesilovače malého signálu s unipolárním tranzistorem JFET v zapojení se společným sourcem a uveďte přibližné vztahy pro jeho diferenciální vstupní odpor, napěťové zesílení a diferenciální výstupní odpor.
19. Nakreslete elektrické schéma základního obvodu odporově vázaného zesilovače malého signálu s unipolárním tranzistorem MOSFET s kanálem v klidu nevodivým
20. Nakreslete elektrické schéma základního obvodu odporově vázaného zesilovače malého signálu s unipolárním tranzistorem MOSFET s kanálem v klidu vodivým v zapojení se společným sourcem a uveďte přibližné vztahy pro jeho diferenciální vstupní odpor, napěťové zesílení a diferenciální výstupní odpor.
21. Napište definiční vztahy diferenciálních parametrů typu h pro bipolární tranzistor, vyložte jejich obvodový význam, fyzikální rozměry a okrajové podmínky jejich platnosti, nakreslete příslušný lineární náhradní obvod.
22. Napište definiční vztahy diferenciálních parametrů typu y pro bipolární tranzistor, vyložte jejich obvodový význam, fyzikální rozměry a okrajové podmínky jejich platnosti, nakreslete příslušný lineární náhradní obvod.
23. Napište definiční vztahy diferenciálních parametrů typu y pro unipolární tranzistor JFET, vyložte jejich obvodový význam, rozměry a okrajové podmínky jejich platnosti, nakreslete příslušný lineární náhradní obvod.
24. Napište definiční vztahy diferenciálních parametrů typu y pro unipolární tranzistor MOSFET, vyložte jejich obvodový význam, rozměry a okrajové podmínky jejich platnosti, nakreslete příslušný lineární náhradní obvod.
25. Vyjmenujte možné stavy bipolárního tranzistoru a uveďte jejich definice.
26. Vyložte, co to je saturační zpoždění v bipolárním tranzistoru, jaká je fyzikální příčina jeho vzniku a jak se omezuje.
27. Popište užití bipolárního tranzistoru jako spínače, uveďte jeho výhody a nevýhody, nakreslete jeho náhradní obvod a uveďte souvislost jeho součástí s parametry tranzistoru.
28. Popište užití unipolárního tranzistoru jako spínače, uveďte jeho výhody a nevýhody, nakreslete jeho náhradní obvod a uveďte souvislost hodnot jeho součástí s parametry tranzistoru .
29. Pro zadané souřadnice pracovního bodu bipolárního tranzistoru vypočtěte v jeho voltampérových charakteristikách číselné hodnoty diferenciálních parametrů typu h a nakreslete příslušný lineární náhradní obvod.
30. Pro zadané souřadnice pracovního bodu unipolárního tranzistoru vypočtěte v jeho voltampérových charakteristikách číselné hodnoty diferenciálních parametrů typu ha nakreslete příslušný lineární náhradní obvod.
31. Vyložte fyzikální princip činnosti tranzistoru JFET, nakreslete v měřítku příklad jeho voltampérových charakteristik.
32. Vyložte, jakým způsobem dochází ke vzniku odporové a nasycené části výstupních voltampérových charakteristik unipolárního tranzistoru JFET.
33. Vyložte, jakým způsobem dochází ke vzniku odporové a nasycené části výstupních voltampérových charakteristik unipolárního tranzistoru MOSFET.
34. Popište fyzikální pochody, které vedou k zaškrcení kanálu v unipolárním tranzistoru JFET a vyložte, jakým mechanismem se udržuje průchod proudu zaškrceným kanálem.
35. Popište fyzikální pochody, které vedou k zaškrcení kanálu v unipolárním tranzistoru MOSFET a vyložte, jakým mechanismem se udržuje průchod proudu zaškrceným kanálem.
36. Vyložte důvod citlivosti vstupu unipolárního tranzistoru MOSFET na poškození elektrostatickým nábojem a popište postupy pro jeho ochranu.
37. Uveďte definice tříd práce aktivních prvků výkonových zesilovačů a porovnejte jejich vzájemné výhody a nevýhody.
38. Odvoďte teoretickou maximální účinnost výkonového zesilovacího stupně s bipolárním tranzistorem ve třídě A.
39. Odvoďte teoretickou maximální účinnost výkonového zesilovacího stupně s bipolárními tranzistory ve třídě B.
40. Nakreslete obvodové zapojení základního paralelního výkonového zesilovače ve třídě B, popište jeho hlavní výhody a nevýhody.
41. Uveďte které parametry elektronického aktivního prvku omezují maximální výkon zesilovače užívajícího takového prvku.
42. Uveďte příklad jednoduchého obvodu výkonového zesilovače ve třídě C, popište jeho hlavní výhody a nevýhody.
43. Uveďte přiklad jednoduchého obvodu výkonového zesilovače ve třídě A, popište jeho hlavní výhody a nevýhody.
44. Uveďte příklad jednoduchého obvodu sériového výkonového zesilovače ve třídě B, popište jeho hlavní výhody a nevýhody.
45. Vyložte princip činnosti DIACu a uveďte jeho hlavní aplikace.
46. Vyložte princip činnosti tyristoru a uveďte jeho hlavní aplikace.
47. Vyložte, co to je fázové řízení tyristoru, nakreslete příklad jeho časovacího diagramu, uveďte hlavní výhody a nevýhody.
48. Vyložte, co to je celopulsní řízení tyristoru, nakreslete příklad jeho časovacího diagramu, uveďte hlavní výhody a nevýhody.
49. Popište hlavní nežádoucí (rušivé) jevy při provozu fázově a celopulsně řízeného tyristoru a porovnejte jejich účinky.
50. Popište princip vypínání tyristoru v obvodu se stejnosměrným napájením.
51. Popište princip vypínání GTO v obvodu se stejnosměrným napájením.
52. Nakreslete elektrické schéma jednopulsního usměrňovače s diodou PN, transformátorovým napájením, odporovou zátěží a jednoduchým kapacitním vyhlazením usměrněného průběhu. Uveďte přibližné vztahy pro výpočet střední hodnoty usměrněného napětí a pro výpočet zvlnění, obojí v zatíženém stavu. Porovnejte výhody a nevýhody proti zapojení dvoupulsnímu a můstkovému.
53. Nakreslete elektrické schéma dvoupulsního usměrňovače s diodou PN, transformátorovým napájením, odporovou zátěží a jednoduchým kapacitním vyhlazením usměrněného průběhu. Uveďte přibližné vztahy pro výpočet střední hodnoty usměrněného napětí a pro výpočet zvlnění, oboji v zatíženém stavu. Porovnejte výhody a nevýhody proti zapojení jednopulsnímu a můstkovému.
54. Nakreslete elektrické schéma můstkového usměrňovače s diodou PN, transformátorovým napájením, odporovou zátěží a jednoduchým kapacitním vyhlazením usměrněného průběhu. Uveďte přibližné vztahy pro výpočet střední hodnoty usměrněného napětí a pro výpočet zvlnění, obojí v zatíženém stavu. Porovnejte výhody a nevýhody proti zapojení jednopulsnímu a dvoupulsnímu.
55. Vyložte princip činnosti fotodiody PN nakreslete příklad jejích voltampérových charakteristik, porovnejte její vlastnosti s fotodiodou PIN.
56. Vyložte princip činnosti fototranzistoru, uveďte jeho výhody a nevýhody ve srovnání s fotodiodami PN a PIN.
57. Vyložte princip činnosti svítivky (luminiscenční diody), popište její základní vlastnosti, materiálová omezení při její konstrukci.
58. Vyložte rozdíl mezi zářivou a nezářivou rekombinací páru nosičů elektrického náboje v polovodiči a uveďte jejich technické využitelnosti.
59. Popište princip činnosti slunečního článku, vyložte podmínky, které je třeba splnit pro optimální využití jeho výkonu.
60. Vyložte fyzikální princip činnosti polovodičového tříhladinového laseru. Nakreslete příklad řezu jeho strukturou, jeho převodních charakteristik a vyložte jejich hlavní části.
61. Vyložte rozdíl mezi spontánní a stimulovanou fotoemisí v polovodičích. Popište jejich praktické využití.
62. Popište fyzikální princip činnosti termistoru, nakreslete příklad jeho stejnosměrných a střídavých voltampérových charakteristik, uveďte hlavní oblasti technického využití.
63. Popište fyzikální princip činnosti posistoru, nakreslete přiklad jeho stejnosměrných a střídavých voltampérových charakteristik, uveďte hlavní oblasti technického využití.
64. Popište fyzikální princip Hallova jevu a podmínky, které je nutné splnit pro jeho optimální technické využití. Nakreslete příklad tvaru typického Hallova senzoru včetně vysvětlení podrobností připojení elektrod.
65. Popište uspořádání a princip činnosti vakuové triody, nakreslete příklad voltampérových charakteristik výkonové triody a popište její hlavní obvodové vlastnosti.
66. Nakreslete elektrické schéma jednoduchého vysokofrekvenčního výkonového zesilovacího stupně s vakuovou triodou a vyložte jeho činnost.
67. Popište základní druhy termokatod pro vakuové součástky a uveďte jejich základní výhody a nevýhody.
68. Vyložte co to je neutralizace vysokofrekvenčního výkonového zesilovače s vakuovou triodou, jaký je její účel, uveďte příklad obvodového řešení a popište její nastavení.
69. Nakreslete schematický řez průletovým klystronem a vysvětlete princip jeho činnosti. Uveďte jeho hlavní výhody a nevýhody.
70. Nakreslete schematický řez vícedutinovým magnetronem a vysvětlete princip jeho činnosti. Uveďte jeho hlavní výhody a nevýhody.
71. Vyložte princip elektrostatických a magnetostatických čoček pro vytvoření zaostřeného urychleného svazku elektronů elektronovou tryskou, nakreslete zjednodušený řez elektronovou tryskou a v ni trajektorie elektronů, vzložte princip řízení jasu a ostrosti bodu na stínítku.
72. Vyložte princip elektrostatického vychylování zaostřeného elektronového svazku v obrazovce. Odvoďte výraz pro vychylovací citlivost a porovnejte jeho vlastnosti s vychylováním magnetostatickým.
73. Vyložte princip magnetostatického vychylování zaostřeného elektronového svazku v obrazovce. Odvoďte výraz pro vychylovací citlivost a porovnejte jeho vlastnosti s vychylováním elektrostatickým.
74. Popište postup měření voltampérových charakteristik bipolárního tranzistoru a způsob optimalizace polohy klidového pracovního bodu v zesilovači malého signálu s bipolárním tranzistorem.
75. Popište postup měření voltampérových charakteristik bipolárního tranzistoru a způsob optimalizace polohy klidového pracovního bodu v zesilovači malého signálu s bipolárním tranzistorem.
76. Popište postup měření voltampérových charakteristik unipolárního tranzistoru a způsob optimalizace polohy klidového pracovního bodu v zesilovači malého signálu s unipolárním tranzistorem typu JFET.
77. Ze zadaných parametrů součástek obvodu a voltampérové charakteristiky Zenerovy diody vypočtěte činitel stabilizace napětí proti kolísání napětí napájecího zdroje (v zatíženém stavu).
78. Popište postup měření řídicí charakteristiky obvodu s fázově řízeným tyristorem v obvodu se střídavým napájením a s odporovou zátěží.
79. Nakreslete základní obvod a vyložte princip činnosti spínaného měniče stejnosměrného napětí na vyšší stejnosměrné napětí.
80. Nakreslete základní obvod a vyložte princip činnosti spínaného měniče stejnosměrného napětí na stejnosměrné napětí opačné polarity.
81. Vyložte příčinu vzniku "přechodového zkreslení" ve výkonovém zesilovači s bipolárními tranzistory, pracujícími ve třídě B a popište metody jeho odstranění.
82. Vyložte, proč dochází k omezení dosažitelné špičkové hodnoty výstupního napěti výkonového komplementárního emitorového sledovače, je-li budicí stupeň napájen ze stejně velkého napájecího napětí. Ukažte metodu ke zmírnění účinků tohoto jevu u střídavě vázaných zesilovačů.
83. Vyložte jaká omezení ve spínacím režimu způsobuje vstupní kapacita výkonového unipolárního tranzistoru MOSFET a popište způsob jejího měření.
84. Popište vlastnosti ideálního operačního zesilovače a odchylky reálných OZ různých typů od ideálu.
85. Navrhněte periférii operačního zesilovače, která má realizovat funkci X=2A+B-3C, včetně respektování katalogových parametrů reálného OZ a požadované přesnosti.
86. Vyložte co to je proudová vstupní nesouměrnost operačního zesilovače a jaká omezení klade na hodnoty periferních součástek zesilovače.
87. Vyložte co to je vstupní napěťová nesouměrnost operačního zesilovače, jaká omezení v aplikačních možnostech OZ způsobuje a jak se její vliv dá omezit.
88. Vyložte jakým způsobem se kompenzuje vstupní proudová nesouměrnost operačních zesilovačů s bipolárními tranzistory na vstupu.
89. Popište funkci operačního zesilovače jako napěťového komparátoru.
90. Popište způsob, jakým se v komparátoru s operačním zesilovačem vytvoří hystereze. Odvoďte vztah pro výpočet šířky pásma hystereze (předpokládejte ideální OZ).
91. Vyložte, co to je kmitočtová kompenzace operačního zesilovače a k čemu se jí užívá.
92. Vyložte, co to je přeběhová rychlost operačního zesilovače a jaký má vliv na jeho aplikační vlastnosti.

18. září 2000     Doc. Ing. Julius Foit, CSc