COMPONENTE ELECTRONICE PASIVE SI DE CIRCUIT.TUBURI ELECTRONICE 1.1. Rezistoare Rezistoarele,infunctiederelatiaintretensiuneasicurentullabornelesale,potfi clasificatein: - rezistoareliniare,careauunraporttensiune-curentconstant(V/I=R=const.)sio dependenta neglijabila fata de valorile tensiunii,curentului sauale altor factori exteriori; - rezistoareneliniare,careauvaloarearezistenteiputernicdependentadeactiunea unor factori cum ar fi: orezistoare dependente de tensiunea de la bornele sale (varistoare); orezistoare dependente de temperatura (termistoare); orezistoare dependente de intensitatea luminoasa (fotorezistoare). Prin insasi constructia ei, rezistenta este un consumator activ de energie electrica, pe care o transforma in caldura (efect Joule-Lenz). 1.1.1. Rezistoare liniare Rezistoareleliniaresepotclasificainfunctiedemodulderealizareamaterialuluirezistivin: rezistoare de volum, peliculare si bobinate sau, din punct de vedere al principiului constructiv in: rezistoarefixesirezistoarevariabile.Caracterizareaperformantelorrezistoarelorsefaceprintr-oseriedeparametrielectricisi neelectrici.Principalii parametri electrici sunt : orezistenta nominala (Rn) si toleranta acesteia in procente, valori ce sunt nominalizate in clase; oputereadedisipatienominala(Pn)sitensiuneanominala(Vn) reprezintavalorilemaximecenu produc transformari ireversibile in rezistor; orezistenta critica: (1.1) - coeficientul termic al rezistentei: (1.2) - coeficientul de variatie al rezistentei: , (1.3) unde R1 si R2 sunt valorile rezistentei inainte si respectiv dupa actiunea unuia din factori. Parametriineelectricisereferalarezistentalavibratii,rezistentalaeforturimecanice, sudabilitate. Rezistoarele variabile sunt caracterizate in plus de parametrii specifici: orezistenta minima obtinuta, ro ; orezistenta de contact r k , intre cursor si elementul rezistiv; oprecizia reglarii ; olegea de variatie a rezistentei (liniara, exponentiala, etc.) Simbolurile rezistoarelor sunt date in figura 1.1. Fig. 1.1. Simbolurile pentru: a) rezistor fix ; b) rezistor variabil; c) varistor, termistor, fotorezistor Schema echivalenta a rezistorului real in regim variabil In regim variabil admitanta rezistorului are expresia : , (1.4) unde : L este inductanta serie a rezistorului ; C - capacitatea echivalenta; w - frecventa unghiulara (pulsatia), w = 2p F. Lafrecventemariadmitantasecomportacapacitiv,iarpentru frecvente micise comporta inductiv daca. Fig.1.2. Schema echivalenta a rezistorului real Schemaechivalentaarezistoruluirealestedatainfigura1.2. ValorileluiLsiCdinschemaechivalentadepinddematerialulrezistivsidistributiasa geometrica.Pentrurezistoarelebobinate,undeefectulinductivestecrescut,princonstructie trebuieluatemasuridemicsorareainductivitatii,careconstauin:micsorareasectiunii transversale, bobinaj incrucisat, bobinaj bifilar, etc. Tipuri de rezistoare - Rezistoarelebobinate suntrealizateprininfasurareapeunsuportaunuiconductorcu rezistivitatearidicata,obtinndu-sevaloridezecideWpnalasutedekW,cuotoleranta initialade0,1%.Tolerantascadeintimp,infunctionaresiputerniccutemperatura.Dintre materialelerezistive,celmaifolositestealiajulNiCr. - Rezistoareledevolum suntrealizatedintr-unamestecdematerialconductor(grafit,negru de fum) si un material izolant de umplutura. Sunt robuste, dar majoritatea proprietatilor electrice suntinferioarealtortipuri.- Rezistoarele peliculare sunt realizate prin depunerea unui strat de material rezistiv (carbon aglomerat,carboncristalin,metale,oxizimetalici)peunsuportizolant. - Rezistoarelevariabile potfi,casirezistoarelefixe,bobinate,devolumsipeliculare. Materialulrezistivestedispuscircular,liniarsauelicoidal,pentruultimeleunghiultotalde variatie de j cursorului fiind un multiplu de 2p , daca variatia rezistentei se face prin rotatie. 1.1.2. REZISTOARE DEPENDENTE DE TEMPERATURA(TERMISTOARE) Infunctiedemoduldevariatiealrezistivitatiicutemperaturaseobtintermistoarecucoeficientde temperatura negativ sau pozitiv. Termistoarele cu coeficient de temperatura negativ se obtin din oxizi de Cr, Mn, Fe, Co sau Ni. In stare pura acesti oxizi au o rezistivitate foarte mare, putnd fi transformati prin impurificarecuionistrainiinsemiconductoare,marindu-leconductibilitateasivariatiaacestoracu temperatura.Rezistivitateaacestormaterialesemiconductoarescadeodatacucrestereatemperaturii.In practica, pentru dependenta rezistenta-temperatura se foloseste relatia aproximativa: , (1.5) und:A-esteoconstantadeproportionalitate;B - o constanta ce depinde de material si de tehnologia utilizata. Dupa modul cum se face incalzirea, termistoarele pot fi cu incalzire proprie, care isi modifica rezistenta datorita incalzirii prin efect Joule si termistoare cu incalzire indirecta, la care caldura este pr 313c24d odusa de un curent ce trece printr-un element de incalzire. In figura 1.3. este prezentatadependentatensiune-curentpentruuntermistorcucoeficientdetemperatura negativ. Fig.1.3. Dependenta tensiune-curent pentru un termistor cu coeficient de temperatura negativ Termistoarele cu coeficient de temperatura negativ sunt utilizate ca elemente neliniare pentru stabilizareaamplitudiniioscilatiilorlaoscilatoare,pentrustabilizareatensiunii,compensarea variatieicutemperaturaaaltorelemente,traductoaredetemperatura,etc.Termistoarele cu coeficient de temperatura pozitiv sunt realizate din oxizi de Ba, Ti, Sr. Legea de variatie a rezistentei se poate scrie : ; Ta1). Relatia(1.7)estebineaproximataderelatiile I=KVo ;V=CI| ,(1.8) undeKesteoconstantacarefixeazatensiuneadelucruavaristorului,iar o si | sunt constantecareindicaneliniaritateacaracteristicii.Infigura1.5esteprezentatadependenta tensiune-curentincazulunuivaristor.

Fig. 1.5. Dependenta tensiune-curent a varistorului Utilizarilecelemaifrecventealevaristoarelorsuntpentruprotectiaaparaturii,adiferitelor componente, pentru stabilizarea tensiunii si curentului. Sunt folosite la realizarea modulatoarelor de amplitudine si faza si a multiplicatoarelor de frecventa. 1.1.4. REZISTOARE DEPENDENTE DE FLUXUL LUMINOS (FOTO-REZISTOARE) Rezistoarele dependente de fluxul luminos sunt componente ce au la baza efectul fotoelectric intern din semiconductoare. Relatia intre rezistenta si iluminarea L se poate scrie cu o buna aproximatie sub forma: R=AL-o,(1.9) undeAsi o suntconstante.Doi parametri importanti ai fotorezistoarelor sunt: orezistenta la intuneric (Rd), care reprezinta valoarea rezistentei la iluminare nula; osensibilitatea la fluxul luminos care poate fi: osensibilitatea integrala S, care reprezinta raportul dintre fotocurent si fluxul luminos incident: S =, (1.10) unde I este curentul prin fotorezistor la iluminarea u , iar Id este curentul de intuneric. osensibilitateaspectralaS ,carereprezintaraportuldintrefotocurentsifluxulluminosincidentla iluminarea monocromatica; osensibilitatea specifica: S0 =; (1.11) - sensibilitatea fotorezistorului: SR =, (1.12) unde R este rezistenta fotorezistorului supus radiatiei. 1.2. CONDENSATOARE Condensatoarelepot ficlasificateinfunctiedenaturadielectriculuiutilizatincondensatoare cu dielectric: gazos, lichid, anorganic si organic solid sau din punct de vedere constructiv in: fixe sivariabile.Principalele caracteristici electrice ale condensatoarelor sunt: - capacitateanominala (Cn)sitolerantaacesteia,specificatelaoanumitafrecventa(50,800sau 1000 Hz); - tensiuneanominala (Vn)carereprezintavaloareamaximaatensiuniicontinuesauatensiunii efective care nu produce strapungerea condensatorului in functionare indelungata; - rezistenta de izolatie (Riz), care reprezinta valoarea raportului tensiune-curent continuu la un minut dupa aplicarea tensiunii; - tangenta unghiului de pierderi (tg oc) care reprezinta raportul dintre puterea activa si cea reactiva, masurate la aceeasi frecventa la care a fost masurata capacitatea nominala. Existasialtiparametripecareinsanu-ivommaiprezentaaici. Condensatoarelevariabilemaiauurmatoriiparametri: - capacitateaminima (Cmin); - legeadevariatieacapacitatii datadefunctia C=f(Cmin,Cmax, ),(1.13) unde esteunghiulderotatie,variabilintre0si max. Astfel,calegidevariatieacapacitatiipotfi:legileliniara,exponentialaetc.Infigura1.6suntdate simbolurile unor tipuri de condensatoare: a bc d Fig. 1.6. Simbolurile condensatoarelor: a) fix; b) variabil; c) condensator electrolitic; d) condensator semivariabil (trimer) 1.2.1. SCHEMA ECHIVALENTA A CONDENSATORULUI REAL IN REGIM VARIABIL Schemaechivalentaacondensatoruluirealinregimvariabilestedatainfigura1.7.

Fig. 1.7. Schema echivalenta a condensatorului real Impedanta echivalenta a condensatorului real (vezi fig. 1.7.) este: ,(1.13) undeRS siCS suntrezistenta,respectivcapacitateaserieacondensatorului. Existaovaloareafrecventei,numita frecventaderezonanta e r,caredacaestedepasita, condensatorulrealisipierdecaracteruldecondensator. Pentrucondensatoareleelectroliticeschemaechivalentasecomplicadatoritaelectrolitului.

1.2.2. TIPURI DE CONDENSATOARE Condensatoarecumica.Camaterialdielectricsefolosestemicasubformadefolii,iar armaturile metalice sunt folii de Sn, Cu electrolitic, Al, Ag. Dupa impachetare se ermetizeaza cu cearaminerala,rasini,ceramicasausticla.Condensatoare cu hrtie. Dielectricul este format din 2-3 folii de hrtie, iar armaturile din folii de Al sau prin depunere in vid din Zn sau Al. Dupa bobinare condensatorul se impregneaza cu dielectric.Condensatoare cu pelicule plastice. Dielectricul este format din folii de materiale termoplaste (polietilentereftalat,policarbonat,polistiren,polietilenaetc.). Condensatoareceramice.Materialelefolositelaconstructiaacestorcondensatoaresunt materialeceramicecupolarizaretemporarasauspontana,cumarfititanatuldebariu. Fenomenuldepolarizare,careaparecaurmareaaplicariiasupradielectriculuiaunuicmp electric,determinaaparitiaindielectricauneiorientariasarcinilor,astfelinctacestase comportacauncondensator.Condensatoare electrolitice. Ca dielectric se folosesc oxizi metalici, iar ca armaturi, una dintre eleestereprezentatademetaluldincareseobtineoxidul,iaradouaesteconstituitadintr-un electrolit(lichidsausolid)incontactcuofoliemetalicaceconstituiealdoileaelectrod. CelemaiutilizatesuntcondensatoarelecuAl(laconstructialorsefolosescofoliedeAl asperizata pentru marirea suprafetei efective si oxidata, iar ca electrolit se foloseste acidul boric, hidroxidul de amoniu etc. ce impregneaza o folie de hrtie) si cu Ta (anodul este sinterizat din pulberedeTa,careapoiseoxideaza,iarcaelectrolitseutilizeazaopeliculasolida semiconductoare de MnO2). Condensatoarele cu tantal sunt superioare celor cu aluminiu. 1.3. BOBINE Pentrubobinenuexistaoproductiedeseriestandardizata,ingeneral,fiindfabricatede utilizator in functie de necesitate. Principalele caracteristici ale unei bobine sunt: - inductanta (L); - factoruldecalitate(QL)sautangentaunghiuluidepierderitgoL,carereprezintaraportuldintre puterea reactiva si puterea activa disipata in bobina: QL =; (1.14) - capacitatea parazita a bobinei; - puterea, tensiunea si curentul maxim admis pentru a nu produce transformari ireversibile in bobina. Bobinelesepotrealizafaramiezmagnetic(ingeneralpentruinductivitatimici)sipemiezuri magneticedediferiteforme(bara,tor,oalasialteformeinchiseU+I,E+Ietc.).Constructivelesepot realiza fix (inductanta constanta pe timpul functionarii), variabile (prin pozitionarea unui miez magnetic) saubobinecuplatemagnetic(fixsauvariabil).Realizareauneibobinesefaceprininfasurareaunuifir conductor pe carcase avnd diferite sectiuni si proprietati dielectrice foarte bune. Exista mai multe tipuri debobinaje(intr-unsingurstrat,multistrat,piramidal,sectionat,fagure)fiecareimprimndanumite caracteristicibobinei. Conductoruldebobinaj este,inmareamajoritateacazurilor,alcatuitdinfirdecuprumonofilarsau multifilar(pentrufrecventemari). Pentrufrecventaultrainalta,datoritaefectuluipelicular,sefolosescconductoaredecupruargintat, practiccurentultrecndprinpeliculadeargint.Inbobineledeputereseutilizeazasiconductoarede aluminiu. Ecranareabobinelor.Diminuareaefectuluicmpurilorelectromagneticeexterioaresefaceprin ecranareacumaterialeferomagneticepentrucmpuriperturbatoaredejoasafrecventasimaterialebune conducatoaredeelectricitatepentrufrecventeinalte.Impotriva tensiunilor parazite prin cuplaje capacitive se utilizeaza ecrane electrostatice (Cu, Al) legate lapunctuldemasa.In figura 1.8 sunt reprezentate cteva simboluri ale unor tipuri de bobine.

ab c d Fig. 1.8. Simboluri ale bobinelor: a) fara miez; b) cu miez feromagnetic; c) cu miez ferimagnetic (ferita);d)cu inductanta variabila continuu si miez magnetic In tehnica radio se foloseste un tip de bobine numite variometre, care reprezinta un ansamblu dedouabobinefaramiezcareasiguramodificareacuplajuluimagnetic(inductantamutuala) dintre ele. O bobina este fixa (stator), iar cealalta este mobila (rotor) avnd acelasi ax cu prima. Seutilizeazaincircuiteledeacorddeiesirealeemitatoarelorradiosiceledeintrareale radioreceptoarelor gonio. 1.3.1. SCHEMA ECHIVALENTA A BOBINEI REALE IN REGIM VARIABIL Schema echivalenta paralel a bobinei este data de figura 1.9. Fig. 1.9. Schema echivalenta paralel a bobinei Admitantabobineilabornele1si2: ,(1.15) unde:Rp esterezistentadepierderi,Lp - inductanta echivalenta paralel. 1.4. DISPOZITIVE PIEZOELECTRICE 1.4.1. FENOMENUL DE PIEZOELECTRICITATE Piezoelectricitatea este proprietatea de modificare a starii de polarizare sub actiunea tensiunilor mecanice(efectpiezoelectricdirect)si de deformare areteleicristalinesub actiuneacmpului electricexterior(efectpiezoelectricinvers). Potfipiezoelectricenumaicristalelealecarorretelenuaucentrudesimetriealsarcinilor electrice punctuale. 1.4.2. DISPOZITIVE PIEZOELECTRICE CU UNDA ELASTICA DE VOLUM Dintrematerialelepiezoelectricefolositeindispozitivelecuundaelasticadevolumsedisting prinfrecventautilizarii:cuartul,titanatuldebariu,titanatul-zirconatuldeplumbsiniobatulde sodiusipotasiu. Cuartul estedioxiddesiliciucristalizatinsistemtrigonaltrapezoiedric.Dacapeoanumita directieseaplicaofortamecanica,atuncipesuprafeteleperpendicularepeaceastadirectie apar sarcini electrice care sunt cantitativ proportionale cu marimea fortei si depind de sensul ei (compresiunesauintindere). Sistemulelectromecanicoscilantformatdinplacutadecuart,terminalesisuportulsause numeste rezonator de cuart. Aplicarea unei tensiuni electrice pe placile rezonatorului determina polarizareacristaluluisideformarealui.Acestedeformarivorfialternativecndseaplicao tensiunealternativa.Variindfrecventatensiuniiaplicate,sepoategasioanumitafrecventa pentrucareamplitudineaoscilatiilorcrestemult,iartransformarea energieielectricein energie mecanicaseproducecuunrandamentbun.Aceastareprezinta frecventaderezonantaa rezonatorului. Se realizeaza rezonatoare cu cuart pentru frecvente cuprinse intre zeci de kHz si zecideMHz.Simbolul rezonatorului este dat in figura 1.10, a, iar schema echivalenta in figura 1.10, b.

a b Fig. 1.10. Rezonator cu cuart: a) simbol; b) schema echivalenta Principalii parametri sunt: - frecventa de rezonanta; - factorul de calitate echivalent; - coeficientul de temperatura al frecventei, egal cu variatia relativa a frecventei rezonatorului pentru o variatie a temperaturii cu 1oC. Seutilizeazalaconstructiageneratoarelordesemnalecufrecventafoartestabilaintimpsia filtrelor electrice cu performante net superioare celor realizate cu bobine si condensatoare. Titanatuldebariu afostprimulutilizatdintreceramicelepiezoelectrice,dispozitivelerealizate fiind mai ieftine dect cele din cuart. Dispozitivele cu titanat de bariu se folosesc in special pentru producerea oscilatiilor ultrasonore. 1.4.3. DISPOZITIVE PIEZOELECTRICE CU UNDA ELASTICA DE SUPRAFATA Dispozitivelecuundaelasticadesuprafatareprezintaofamiliededispozitivepiezoelectrice pentru care semnalul electric este transformat in unda elastica ce se propaga pe suprafata unui substrat piezoelectric, unda care este prelucrata si transformata sub forma de semnal electric la iesire. Pe acest principiu pot fi realizate filtre de banda, linii de intrziere, codoare si decodoare pentru semnale modulate in faza etc. Principalelecristaleutilizateindispozitivelepiezoelectricecuundaelasticadesuprafatasunt: cuartul, niobatul de litiu monocristalin, germaniatul de bismut si ceramicele piezoelectrice. 1.5. RELEE ELECTROMAGNETICE Releul este un aparat electric care sub actiunea unei marimi de intrare (curent, tensiune etc.) produceovariatiebruscaauneimarimideiesire.In mod obisnuit releul inchide sau deschide un circuit prin comutarea mecanica (cu contacte) sau statica (fara contacte) si deci poate avea doua stari stabile: - actionat (de functionare) prin care contactele isi schimba starea fata de cea de repaus; - neactionat (de repaus), starea contactelor nu este modificata. 1.5.1. CONSTRUCTIE SI FUNCTIONARE In figura 1.11 sunt prezentate elementele constructive ale releului electromagnetic.

Fig. 1.11. Elementele componente ale releului electromagnetic 1 - izolator; 2 - lamela cu contact mobil; 3 - miez; 4 - bobina; 5 - carcasa bobinei; 6 - armatura; 7 - izolator; 8 - contact fix Bobina cu miez magnetic, fiind parcursa de curent continuu sau alternativ, va crea un cmp magnetic care va atrage armatura din material feromagnetic. Armatura, la rndul ei, va actiona asupragrupuluidecontactemobile,carelarndullorvordeterminainchiderea,deschiderea sau comutarea circuitelor unde sunt legate contactele releului. Armatura poate avea o miscare de basculare, de rotire sau de translatie. La disparitia curentului de actionare, contactele revin la stareainitialadatoritaeliberarii(demagnetizariiarmaturii)sidatoritaelasticitatii(caresort antagonist) lamelei cu contact mobil.

Fig. 1.12. Reprezentari ale unor relee: Reprezentareasimbolicaareleuluielectromagneticestedependentadetipulsau.Infigura 1.12suntreprezentateorganeledecomandaaleunortipuridereleesictevatipuride contacte. a) organele de comanda pentru: releu (in general), releu cu doua infasurari, releu polarizat; b) contacte: normal deschis, normal inchis, contact comutator 1.5.2. PARAMETRI AI RELEELOR Numim in continuare ctiva parametri ai releelor: - tensiunea nominala, Un; - curentul nominal, In; - frecventa maxima de actionare (numar maxim de cicluri de anclasare/declansare pe minut); - timpul de anclasare (actionare), ta; - timpul de declansare (eliberare), te. 1.5.3. RELEE POLARIZATE Releele polarizate sunt relee de curent continuu sau curent obtinut prin redresare, prevazute sicumagnetipermanenti(piesepolare)careasiguraunfluxconstantinintrefier,marindu-i astfelmultsensibilitatea.Armaturasevadeplasaindirectiaundefluxuldeexcitatiese insumeaza cu cel permanent. 1.5.4. RELEE REED Laacesttipdereleecontactelesuntinchiseermeticintr-untubdesticlavidatininterior, asigurndastfelomaibunaprotejareacontactuluiimpotrivasubstantelorgazoasecare contribuie la deteriorarea acestuia prin diverse procese fizico-chimice ce apar in special datorita arculuielectricceseformeazaladeschidere.Contactul,impreunacutubuldesticla,se numeste contact Reed. 1.6. EMISIA ELECTRONICA.CATOZI TERMOELECTRONICI Intuburileelectronice,functionareasebazeazapefluxuldeelectroniemisideunelectrod specialnumit catod.Fenomenul de "generare" a electronilor de catre catod poarta numele de emisie electronica. Potexistamaimultemoduridearealizaemisiaelectronica,caresedeosebescprinmodulin caresetransmitecatoduluienergianecesaraproduceriiemisiei,dintrecareamintim:emisia termoelectronica,emisiaprincmpelectricputernic,emisiasecundara,emisiafotoelectronica etc.Eficacitatea cea mai mare a emisiei se obtine in vid. Daca emisia electronica s-ar produce in aer, electronii emisi nu ar putea sa parcurga distante corespunzatoare, iar functionarea tuburilor arfiimposibila.Inplus,latemperaturilemarinecesareobtineriiemisieielectronicemarea majoritate a metalelor se transforma in prezenta aerului in oxizi. Pentru motivele de mai sus, in tuburileelectronicesecreazavid. Emisiatermoelectronica serealizeazaprinincalzireacatoduluimetaliclaotemperatura suficient de mare, astfel inct, energia cinetica a electronilor liberi sa creasca suficient de mult pentrucaopartedintreacestiasaparaseascadefinitivcatodul. Emisiaprincmpelectricputernic seobtinecaurmareaaplicariiunuicmpelectric tubului,deoanumitaorientaresiintensitate. Emisiasecundara esterezultatulsmulgeriiunuinumardeelectronidincatodsidinalti electrozicaurmareabombardariiacestoracuparticulesauaexcitariilorcuradiatii electromagnetice. Catoziitermoelectronici potfi: -catozidinmetalepure(wolfram,tantal); -catozidinmetalealiate(wolfram-bariu); -catozicuoxizi; -catozicunichel.Cea mai buna eficacitate de emisie o au catozii cu oxizi. Ei sunt construiti dintr-un suport de metal pur (platina, wolfram) si un strat de oxid. Ca oxizi utilizati sunt cei de bariu, de strontiu, de calciu. Infunctiedetipulincalzirii,catoziipotficu: -incalziredirecta; -incalzireindirecta.Cei cu incalzire directa sunt realizati sub forma unor filamente din metale pure sau aliate (W, Ta,Mo)saucuoxizi.Necesitatensiunecontinuadeincalzire. Catoziicu incalzireindirecta suntrealizatiprinintercalareaunuistratizolatorintrecatodul emitor de electroni si filamentul de incalzire. Aceasta separare intre partea care emite electronii siceacareprimesteenergianecesaraincalziriipermiteutilizareacurentuluialternativla incalzire.Utilizareatensiuniloralternativelaincalzireacatozilor,simplificaschemabloculuide alimentareaunuiaparatcutuburielectronicesimaresterandamentuldeutilizareaenergiei electricefurnizatederetea(prineliminarearedresoarelordinalimentareafilamentului). Lapunereainfunctiuneaunuiaparatcutuburielectronicetrebuieluate urmatoarele precautii:- inti se aplica tensiunea de incalzire a filamentului VF si apoi se aplica tensiunile pe restul electrozilor, daca aparatul permite aceste manevre distincte; intervalul de timp dintre cele doua manevre este indicat sa fie de aproximativ 10 minute, in caz contrar, cmpul tensiunilor anodice sideecransmulgedinsuprafataemisivaportiunidecatoduzndu-l;- VF si IF sa fie crescute treptat la valoarea normala, aceasta deoarece catodul la temperatura scazuta prezinta o rezistenta coborta si se poate suprasolicita sursa de incalzire, iar curentul prinfilamentpoatecrestebruscceeacepoateducelaardereafilamentului. -esterecomandatcaVF siIF safiementinuteconstanteintructoricesupraincalzire micsoreaza viata tubului prin evaporarile mai intense de la suprafata sa. 1.7. DIODA CU VID (KENOTRONUL) Dispozitivulelectronicneliniarcudoielectrozi:anodsicatod,inclusiintr-unbalonvidat, poartanumelede diodacuvid sau kenotron. Fenomenelefizicedebazainfunctionareadiodeiseevidentiazacafenomenedebazasi pentrurestultuburilorconventionale.Simbolul diodei cu vid este prezentat in figura 1.13. Fig. 1.13. Simbolul diodei cu vid: A - anodul; C - catodul Catodul diodei cu vid poate fi att cu incalzire directa ct si cu incalzire indirecta. 1.7.1. SARCINA SPATIALA Presupunemcacatodulestealimentatcutensiune,rezultndemisietermoelectronica,iar anodul este nealimentat (deci neconectat la nici o sursa de tensiune). Catodul incalzit va emite electronicareilvorinconjurasubformaunuinorde sarcinaspatiala negativa.Acestnorde sarcinanusepoatedispersa,deoarececatodul,caurmareaemisieideelectroni,seincarca pozitivfatadenoruldesarcinaspatialanegativa.Deci,electroniicareformeazanorulsunt supusiunei fortecoulombienecare-iatragesprecatodsi-iimpiedicasaseindeparteze.Cnd acest sistem este in echilibru (o anumita temperatura a catodului), electronii sunt emisi in mod continuu de catod, in timp ce alti electroni din sarcina spatiala sunt atrasi de catod, reintrnd in acesta si mentinnd in felul acesta o stare de echilibru dinamic. Starea de echilibru se schimba daca anodul este conectat la o sursa de tensiune, astfel inct potentialul sau electrostatic difera decelalcatodului.Dacapotentialulanoduluiinraportcucatodulestenegativ(fig.1.14,a), electroniidinsarcinaspatialasuntrespinsidecatreanodsi,caurmare,sevoradunacu densitatesimaimareinjurulcatodului.Inconsecinta,nuvacirculaniciuncurentincircuitul anod-catod. Fig. 1.14. Dependenta curent-tensiune in dioda cu vid Dacaanodulvaaveaunpotentialpozitivfatadecatod,electroniidinsarcinaspatialasunt atrasi de anod si intra in circuitul exterior anod-catod, dnd nastere unui curent anodic (fig. 1.14, b).Numaruldeelectronicarestrabatspatiuldintreelectroziinunitateadetimpdepindede diferentadepotentialdintreanodsicatod. Dacatensiuneaanod-catodcreste,cantitateadesarcinaspatialadinjurulcatoduluicreste, decicrestecurentulanodic(fig.1.14,c).Inacestdomeniudetensiunicurentulanodiceste controlatdecatrecantitateadesarcinaspatialasiestenumitcafiindcu limitareprinsarcina spatiala.Acestlucruaccentueazarolulsarciniispatialeinizolareacatoduluifatadeinfluenta potentialului atractiv al anodului. Cu toate ca viteza electronilor emisi de catod este cu mult mai mare dect viteza electronilor ce se indreapta spre anod, in acest domeniu de tensiuni electronii emisisuntrespinsidesarcinaspatialasimajoritatealorreintraincatod. Pemasuracetensiuneaanod-catodsemareste,densitateadesarcinaspatialascadesi devine,inceledinurma,attdemicainctprezentaeinumaiesteeficaceinecranarea electronilor de la suprafata catodului. Cnd s-a ajuns in aceasta situatie, practic, fiecare electron emisdecatrecatodestecolectatdeanod,astfelinctcurentulanodicdevineaproape independentdetensiuneaanod-catod.In aceasta gama de lucru curentul anodic este determinat de temperatura catodului, care la rndul ei determina viteza de emisie si este numit ca fiind cu limitare prin emisie sau cu limitare prin temperatura. 1.7.2. LEGEA DE VARIATIE A CURENTULUI ANODIC Tensiunea anod-catod (vezi 1.7.1.) poarta numele de tensiune anodica (VA), iar curentul din circuitulexteriortubuluide curentanodic (IA).Legea teoretica care da expresia curentului anodic in functie de tensiunea anodica este legea luiLongmuir: IA =AVA3/2,(1.16) Cunoscutasisubnumelede legea3/2. ConstantaApoartanumelede perveanta siarevaloareadependentadegeometria electrozilor. GraficIA =f(VA),conformlegii3/2,estereprezentatainfigura1.15,a.Aceastaeste caracteristicastaticaidealaadiodei.Idealitatearezultadinipotezelesimplificatoarefacute pentruaseajungelaforma(1.16). Caracteristicastaticaideala(IA -VA)esteprezentatainfig.1.15,b.Se observa o mare asemanare intre caracteristica statica reala si reprezentarea dependentei curent-tensiune din fig. 1.14, c, la care insa curentul IA = 0 pentru VA = 0, ceea ce o apropie de caracteristicaideala.Inmodrealinsa,pentruVA =0existaelectroniemisidecatodcareau energie cinetica suficienta ca sa ajunga la anod, obtinndu-se astfel un curent anodic IA > 0, mic ca valoare, in absenta tensiunii anodice (VA = 0), numit curent rezidual sau initial (I0). Fig. 1.15. a) Caracteristica statica ideala (reprezentarea grafica a legii 3/2); b) Caracteristica statica reala a diodei cu vid Sedemonstreazacainvecinatateaoriginiivariatiacurentuluianodicrespectaolege exponentialasinulegea3/2.Portiunea crescatoare a caracteristicii urmeaza legea 3/2, caracteristica putnd fi in aceasta zonaliniarizata.Laoanumitatensiuneanodica,aparelimitareaprinemisie,ceeaceducela faptulcacurentulanodiccorespundevaloriicurentuluideemisie,careareovaloarelimitata pentru o temperatura de incalzire data. Zona caracteristicii aproximativ orizontala, care se abate totaldelalegea3/2senumeste zonadesaturatie.Sepuneinsaproblema,deceaceasta caracteristica(fig.1.15,b)lacarezonadesaturatieacurentuluicorespundeuneivalori constante a curentului de emisie, nu este insensibila la cresterea tensiunii anodice, in realitate, curentulcrescndusorcucrestereaacesteia.Raspunsulseobtinedacasetineseamaca odatacucrestereatensiuniianodiceseintensificacmpulelectricintreceidoielectrozisise favorizeazaaparitiauneiemisiiprincmpelectric(efectSchottky).Electroniiemisiastfelse suprapun fluxului de electroni proveniti prin emisia termoelectronica, iar curentul anodic creste. Esteevidentcazona desaturatieacurentuluiprindioda,incepecuatt maisuspecurbacu cttemperaturadeincalzireestemaimare. Pentrutemperaturidiferitedeincalzire(tensiunidefilamentdiferite)seobtincaracteristici diferite (vezi fig. 1.15, b). 1.7.3. PARAMETRI SI VALORI CARACTERISTICE ALE DIODEI CU VID Inpractica,diodaseutilizeazainschemederedresare,limitare,detectie.Pentrucacircuitele respective cu diode sa functioneze in mod optim, se cer diodelor utilizate anumite proprietati, a caror apreciere se face pe baza parametrilor si valorilor caracteristice ale diodelor. Parametriidiodeirezultadinlegearealadevariatieacurentuluianodicinraportcutensiunea anodica. In general, ei se interpreteaza in doua moduri: - ca parametri diferentiali specifici fiecarui punct de pe caracteristica IA = f(VA), numiti si parametri statici; - ca parametri diferentiali medii, care indica proprietatile globale ale diodei si nu pe cele punctuale, numiti si parametri de curent continuu. Ambele interpretari apartin regimului de curent continuu. Unparametrudiferentialdepunctdiferadeceldiferentialmediudeaceeasinaturanumaiin cazul elementelor neliniare de circuit. Caparametrustaticdiodacuvidare rezistentainterna,Ri,careesteraportuldintrevariatia tensiunii anodice si variatia corespunzatoare a curentului anodic, adica: . (1.17) Rezistenta interna Ri se poate insa calcula si grafo-analitic cu relatia: , (1.18) unde A VA si A IA au semnificatiile din figura 1.16.

Fig. 1.16. Reprezentarea marimilor si a variatiilor acestora pentru calculul rezistentei medii si a celei interne Rezistenta medie (sau de curent continuu) se calculeaza cu relatia: , (1.19) reprezentndolimitaaparametruluidiferentialpunctual,pentrucazulunorvariatiimaxime, nesimetricedecurentsautensiune: A IA =IA0,respectiv AVA =VA0.RezistentaRi0 este rezistenta pe care o "simte" sursa de tensiune cnd la bornele ei se conecteaza dioda. Uneori, in practica, se procedeaza la liniarizarea caracteristicii diodei (fig. 1.17). a b Fig. 1.17. Liniarizarea caracteristicii diodei In cazul din figura 1.17, a este valabila pentru zona liniara relatia: IA =, (1.20) iar pentru cazul din figura 1.17, b este valabila pentru zona liniara relatia: IA =, (1.21) unde V0 este tensiunea de deschidere a diodei. Liniarizarea face ca parametrii diferentiali punctuali sa se confunde cu cei diferentiali medii. Rezistenta interna se masoara in ohmi (O ). Ordinele de marime ale acesteia variaza in functie de puterea diodei, astfel: - pe portiunea liniara crescatoare Ri = 100 1000 O ; - pe portiunea de saturatie Ri = 10 100 O . Functionarea diodei in portiunea liniara crescatoare a curbei IA = = f(VA) este specifica utilizarii acesteia ca redresoare si detectoare,iar functionarea in portiunea de saturatie se utilizeaza in etajele de limitare. Valorilecaracteristicealediodeisunt:curentuldefilament(IF),tensiuneadefilament(VF), curentuldesaturatie(Ie),curentuldevrf(Iv),tensiuneaanodicadirectamaxima(VA.max.adm)., puterea de disipatie anodica maxima (Pd.max.adm), curentul invers (Iinv), tensiunea inversa maxima (Vinv.max), timpul de viata (t ). Aceste valori sunt indicate de cataloagele de tuburi pentru orice tip de dioda. Puterea de disipatie anodica are doua componente: - putereaprovenitadincedareaenergieicineticedecatreelectroniiajunsilaanodsicarese transforma in energie calorica; - puterea provenita din caldura filamentului sau catodului si radiata de acesta. In mod obisnuit, alaturi de caracteristica de lucru, in planul IA-VA se gaseste trasata curba limita pentruputereadedisipatieadmisadediodasicarepentruPd =const.esteohiperbolade disipatie(vezifig.1.16,curbatrasatapunctat).Aceastacurbapermitesasituampunctulde functionare(M)inpozitiicaresanudepaseascaputereadedisipatiemaximadmisadedioda (respectiv sub aceasta). Legea curentului anodic, asa cum a fost ea stabilita, corespunde regimului direct de functionare a diodei, adica aplicarii intre anod si catod a unei tensiuni de accelerare a electronilor emisi de catod inspre anod, deci a unei tensiuni cu plusul pe anod si minusul pe catod. Exista insa si un regiminversdefunctionarecuplusullacatodsiminusullaanod,situatieintlnitacnddioda indeplinestefunctiaderedresare,incazulalternanteinegativeatensiunii.Acestregimeste caracterizatprinaceeacatensiuneaaplicataintreanodsicatoddeterminadeplasarea electroniloremisidecatodspreacesta,intrerupndconductiaintubsirezultndorezistenta internadenumita rezistentainversa,Rinv deordinulzecilordeMO .Inaceastasituatiecurentul invers rezultat,Iinv,estefoartemic(fig.1.18).Pemasuracetensiuneaaplicataastfel, denumita tensiune inversa, Vinv creste, moleculele gazului rezidual (vidul nu este perfect) din tub incep sa fie ionizate de cmpul electric puternic si rezistenta inversa scade. Crescnd tensiunea inversa,laatingerea tensiuniidestrapungere aspatiuluianod-catodcurentulinversprindioda creste foarte mult, ceea ce produce distrugerea tubului. La utilizarea diodei trebuie sa se tina seama de valoarea de regim invers care apare in diferite montaje si sa nu se depaseasca valorile indicate de catalog, pe tipuri de diode. Fig. 1.18. Dependenta dintre tensiunea inversa si curentul invers din dioda cu vid 1.7.4. UTILIZAREA DIODEI Pentruautilizadiodaindiferitemontajeestenecesarsasecunoascacumseapreciaza curentul prin dioda, caderea de tensiune pe dioda in raport cu celelalte elemente ale montajului sicumsestabilestepunctulstaticdefunctionare(PSF)adiodei.Consideram circuitul din figura 1.19. a b Fig. 1.19. Conectarea unei diode in circuit (a) si modul de determinare grafo-analitica a punctului de functionare (b) Circuitul din figura 1.19, a este format din dioda D, sursa de alimentare anodica EA si rezistenta de limitare R. in figura 1.19, b e trasata caracteristica statica IA = f(VA) a diodei. Pentru a gasi punctul de functionare a diodei D se poate urma o cale teoretica, fie una grafo-analitica. Metoda teoretica consta in rezolvarea sistemului de ecuatii: (1.22) Deoareceprimaecuatieesteneliniara,rezolvareasistemului(1.22)estegreoaie.Inmod practicnuseutilizeazametodaanalitica,ciometodasimpla,grafo-analiticaincarese procedeazalatrasareapecaracteristicaneliniaraadiodeiIA =f(VA),adrepteidescrisade ecuatia a doua din sistemul (1.22) prin taieturi. La intersectia lor se obtine punctul M (VA0, IA0) caredasolutiilemontajuluifolosit(MesteinacestcazPSFaldiodei). EcuatiaEA =VA +RIA senumeste ecuatiadrepteidesarcina,iardreaptadeinclinare o ,in planulcaracteristiciistaticesenumeste dreaptadesarcina siseobtineprintaieturi. Redresareamonoalternantaauneitensiunialternativeeste aratatain figura1.20.Sealege ca PSF chiar originea facnd EA = 0. Sursa de tensiune alternativa se inseriaza cu dioda si cu rezistenta de sarcina, RL.

a b Fig. 1.20. Redresarea monoalternanta a unei tensiuni alternative cu ajutorul diodei cu vid 1.8. TRIODA Trioda esteuntubelectronicincareexistaunaltreileaelectrod,grila,plasatintreanodsi catod.Dacarolulanodului,respectivalcatoduluisuntbinecunoscutedeladioda,rolulgrilei esteunuldecomanda.In figura 1.21. este prezentat simbolul triodei. Fig. 1.21. Simbolul triodei Electrozii pot fi dispusi intr-o constructie plana sau una cilindrica la diferite sectiuni. Grila are diferite solutii constructive. La triodele cu constructie cilindrica grila imbraca catodul, pe cnd la celeavndoconstructieplanaeaestecuprinsaintr-unplanintermediarintreanodsicatod.

1.8.1. CMPUL ELECTRIC SI CIRCULATIA ELECTRONILOR IN TRIODA Fie schema din figura 1.22, care pune in evidenta cele doua circuite principale ale triodei: Fig. 1.22. Circuitele triodei - circuitul anodic, in care se conecteaza o sursa de alimentare anodica, EA; - circuitul de grila, in care se conecteaza o sursa de tensiune continua, denumita sursa de polarizare a grilei sau sursa de negativare a grilei EG, cnd tensiunea continua aplicata pe grila unei triode este (in majoritateacazurilor)negativa.Catodulsepresupuneincalzitlatemperaturanormala,deciintriodaia nastere sarcina spatiala. Tensiunea dintre grila si catod se numeste tensiune de grila si se noteaza cu VG. Cnd aceasta tensiune estepozitiva,opartedinelectroniidinsarcinaspatialasuntatrasidegrila,deciapareun curentde grila IG.Grila prin potentialul ei, poate modifica configuratia cmpului electric dintre catod si anod, deci poate controlacirculatiaelectronilorintub.Cndpotentialulgrileisemareste(VG >0),electroniisunt acceleratispreanodintr-omasuramaimare,decicurentulanodiccreste.Dimpotriva,cuctpotentialul grileisemicsoreaza,cmpulelectricaccelereazaelectroniiintr-omaimicamasurasicurentulanodic scade. Astfel, in cazul VG = 0 (deci potentialul grilei este nul), atragerea electronilor din sarcina spatiala decatregriladispare,darcurentuldegrilaIG continuasaexistedatoritacaptariidecatregrilaa electronilor emisi cu energie cinetica ridicata si a celor proveniti din respingerile de electroni, care au loc innorulsarciniispatiale(analogcurentuluirezidualdintr-odioda).Anodulcontinuasaatragaelectronii dinsarcinaspatiala,insaintr-unnumarmaimic,rezultnduncurentanodicIA maimiccndVG >0.In situatia cnd VG < 0 grila incepe sa joace rol de frna fata de electronii din sarcina spatiala, precum sifatadeceiemisidecatod,respingndu-iinapoicatrecatod.Curentulanodicsemicsoreazacuctestemaimare,eldevenindnulpentruovaloarea tensiuniidegrila,numitatensiunedetaiere,VGt. Crestereatensiuniianodicedetermina,pentruotensiunedegriladata,crestereacurentuluianodic. Curentulanodicdepindedeciattdetensiuneaanodica(caintr-odioda)ctsidetensiuneadegrila. Grilaesteinsamaiapropiatadecatodsideaceeainfluenteazamaiputerniccirculatiaelectronilor;o anumitavariatieapotentialuluigrileiareasupracurentuluianodicunefectmaimaredectovariatie egalaapotentialuluianodului.In practica, situatia cea mai des intlnita este functionarea triodei cu grila negativa. Curentul degrila este neglijabil in raport cu curentul anodic existent la 60, dar nu mai mare de aproximativ 100. Tot in trei categorii, se impart triodele in raport cu rezistenta interna. Astfel exista: - triode de putere cu Ri < 2 kO ; - triode amplificatoare de tensiune cu Ri = 2 5 kO ; - triode amplificatoare de tensiune cu Ri = 5 50 kO . 1.8.5. POLARIZAREA TRIODEI. PUNCTUL STATIC DE FUNCTIONARE Consideram circuitul din figura 1.26. Presupunem curentul de grila nul (IG = 0). Pentru determinarea analitica trebuie rezolvat sistemul de ecuatii: (1.39) In practica nu se lucreaza dupa aceasta metoda laborioasa, ci se prefera calculul grafo-analitic, in care pe caracteristicile statice ale triodei se realizeaza intersectia dintre (fig. 1.27): - caracteristica statica de functionare cu ecuatia: IA = Atr (VG +A VA)3/2, cu VG = - EG = VG0; - dreapta de sarcina definita de ecuatia: EA = VA + RAIA. La intersectia dreptei de sarcina cu caracteristica statica aleasa (pentru VG = - EG) se obtine punctul M (VA0, VG0, IA0). O alta schema de polarizare a triodei este schema cu negativarea automata a grilei (fig. 1.28). Tensiunea grila-catod este VGC = VG - VC = - IGRG - IARC = = - IARC, adica grila este negativa in raport cu catodul. In cazul acestei scheme pentru determinarea PSF mai trebuie adaugata si ecuatia: RCIA =, (1.40) reprezentnd dreapta de sarcina catodica. Dreapta de sarcina totala va avea ecuatia: EA = VA + (RA + RC) IA (1.41) Intersectiacelortreicurbe:caracteristicastaticaanodicapentruVG =VG0,dreaptadesarcina totala si dreapta de sarcina catodica determina punctul static de functionare M (fig. 1.29).

Fig. 1.29. Stabilirea punctului static de functionare in cazul polarizarii triodei cu schema de negativare automata a grilei Pentru curentul IA = IA0 tensiunea de negativare automata este VGC = - RCIA0 = - VG0. DeterminareaPSFsepoatefacesicuajutorulcaracteristicilordetransferpentruambele schemedepolarizare.Infigura1.30suntprezentatemodalitatilededeterminareapunctelor statice de functionare cu ajutorul caracteristicilor de transfer.

a) b) Fig. 1.30. Stabilirea punctului static de functionare pentru: a) schema de polarizare cu sursa separata de negativare a grilei; b) schema de polarizare cu negativare automata a grilei. Inpracticasefolosescambeletipuridenegativare.Seremarcainsacautilizareanegativarii automatedeterminaoeconomiedesursedealimentareinc.c.,casiomaibunastabilitatea PSFlavariatiiletensiunilorsurselor de alimentareinc.c.Existainsasituatiicnd tubultrebuie salucrezecutensiunipozitivedegrila,saucutensiuninegativemaimaridecttensiuneade grila de taierepentru o tensiune anodica stabilita. Evident, in asemenea cazuri numai schema cu sursa separata satisface. 1.8.6. FUNCTIONAREA TRIODEI IN REGIM DINAMIC DE SEMNAL UNIC Pentrustudiulacestuiregimfunctionalvomconsideracazulfunctionariiinregimarmonic (sinusoidal).Consideram etajul de amplificare din figura 1.31. Pe grila triodei se aplica, pe lnga tensiunea de polarizare VG, o tensiune sinusoidala de mica amplitudinevg =Vg sine t(Vg