מוליכים למחצה, אלקטרוניקה ומעגלים דיגיטליים – מבחן חשמל רת״א

מקור: FAA-H-8083-30 פרק 11 (Electronics – בגרסאות מסוימות פרק 10)

מוליכים למחצה

סיליקון וגרמניום – לא מוליכים טובים ולא מבודדים. סימום (Doping) מוסיף יסודות:

סוג N: עודף אלקטרונים (מטען שלילי חופשי).
סוג P: ״חורים״ – חוסר אלקטרונים (נשאים חיוביים).

דיודה

צומת PN – מעבירה זרם בכיוון אחד.

מצב	חיבור	תוצאה
ממתח קדמי (Forward bias)	P לחיובי, N לשלילי	מוליכה. ירידת מתח קטנה – כ-`0.7V` בסיליקון, `0.3V` בגרמניום
ממתח אחורי (Reverse bias)	הפוך	לא מוליכה (זרם זליגה זעיר)

סימון: משולש וקו. הקו = קתודה. זרם קונבנציונלי זורם בכיוון המשולש.

סוגי דיודות

דיודה	שימוש
מיישר	AC ל-DC
זנר (Zener)	מוליכה בכיוון ההפוך במתח קבוע – ייצוב מתח. מחוברת בכיוון ההפוך
LED	פולטת אור. ירידת מתח גבוהה יותר (`1.5–3V`). צריכה נגד טורי
פוטו-דיודה	מגיבה לאור
דיודת דיכוי	על סלילים – בולעת את המתח ההפוך
Varactor	קיבול משתנה עם המתח – כוונון

מיישרים

מיישר	תיאור
חצי גל	דיודה אחת. מעביר רק חצי מהגל. אדווה גבוהה
גל מלא עם שנאי בעל ברז אמצעי	שתי דיודות
גשר (Bridge)	ארבע דיודות – גל מלא בלי שנאי מיוחד. הנפוץ
תלת-פאזי	שש דיודות – באלטרנטורים. אדווה נמוכה מאוד

מסנן (Filter): קבל במקביל לעומס, ולפעמים סליל בטור – מחליקים את האדווה (Ripple).

טרנזיסטורים

טרנזיסטור דו-קוטבי (BJT)

שלוש רגליים: פולט (Emitter), בסיס (Base), קולט (Collector). סוגים NPN ו-PNP – החץ בסמל על הפולט, ומצביע החוצה ב-NPN (״Not Pointing iN״).

זרם קטן בבסיס שולט בזרם גדול בין הקולט לפולט.
שימושים: מגבר ומתג.

טרנזיסטור FET / MOSFET

נשלט במתח בשער (Gate), ולא בזרם. התנגדות כניסה גבוהה מאוד. רגיש מאוד ל-ESD.

רכיבים נוספים

רכיב	תיאור
SCR (Thyristor)	דיודה נשלטת – מוליכה רק אחרי פולס בשער, ונשארת מוליכה עד שהזרם יורד לאפס. בקרת הספק
TRIAC	SCR דו-כיווני – AC
מעגל משולב (IC)	רכיבים רבים על שבב אחד
מגבר שרת (Op-amp)	מגבר עם הגבר גבוה מאוד
אופטו-מצמד (Optocoupler)	LED ופוטו-טרנזיסטור – בידוד בין מעגלים

מגברים

הגבר (Gain): היחס בין המוצא לכניסה.
מחלקות: A (ליניארי, יעילות נמוכה), B, AB, C (רדיו).

מעגלים דיגיטליים

שני מצבים: 0 ו-1 (נמוך וגבוה).

שערים לוגיים

שער	פלט 1 כאשר
AND	כל הכניסות 1
OR	לפחות אחת 1
NOT (Inverter)	הכניסה 0 – היפוך
NAND	לא כל הכניסות 1 (AND הפוך)
NOR	כל הכניסות 0 (OR הפוך)
XOR	הכניסות שונות
XNOR	הכניסות זהות

NAND ו-NOR נקראים שערים אוניברסליים – אפשר לבנות מהם כל שער אחר.

מספרים בינאריים

עשרוני	בינארי	הקסדצימלי
0	0000	0
5	0101	5
10	1010	A
15	1111	F

ביט – ספרה בינארית. בייט – 8 ביטים.
BCD – כל ספרה עשרונית ב-4 ביטים.
קוד אוקטלי – בסיס 8 – משמש בקודי טרנספונדר (ספרות 0–7 בלבד).

רכיבים דיגיטליים

פליפ-פלופ (Flip-flop) – זוכר ביט אחד.
מונים, רגיסטרים.
ממיר אנלוגי-דיגיטלי (ADC) ודיגיטלי-אנלוגי (DAC).
זיכרונות – RAM (זמני), ROM, EEPROM, Flash.

אפיקי נתונים במטוס

תקן	מאפיין
ARINC 429	חד-כיווני – משדר אחד, עד 20 מקלטים. זוג חוטים שזורים מסוככים. נפוץ מאוד
ARINC 629	דו-כיווני, כמה משדרים (B777)
MIL-STD-1553	צבאי, דו-כיווני
AFDX (ARINC 664)	Ethernet תעופתי – מטוסים חדשים
CAN bus	מטוסים קלים ומערכות חדשות

רגישות לחשמל סטטי (ESD)

רכיבים אלקטרוניים, במיוחד MOSFET ומעגלים משולבים, נהרסים מפריקה שאדם לא מרגיש (פחות מ-3,000V).

רצועת הארקה ליד (Wrist strap) מחוברת לנקודת הארקה.
משטח עבודה מוליך.
אריזות מגינות (שקיות מתכתיות/ורודות).
מגע בקצוות – לא בפינים.
סימון ESDS על רכיבים ויחידות.

נקודות למבחן

דיודה – זרם בכיוון אחד; הקו = קתודה.
זנר – ייצוב מתח, בכיוון ההפוך.
גשר – ארבע דיודות; תלת-פאזי – שש.
טרנזיסטור – מגבר או מתג; זרם בסיס קטן שולט.
AND – כולן 1; OR – אחת 1; NAND/NOR – אוניברסליים.
ARINC 429 – חד-כיווני.
ESD – רצועת הארקה.