№ Классификация электронных приборов icon

№ Классификация электронных приборов



Название№ Классификация электронных приборов
Дата конвертации27.12.2012
Размер303.69 Kb.
ТипДокументы

I семестр


Введение

  1. Что изучает электроника?

  2. Роль электроники в развитии народного хозяйства?

Тема № 1. Классификация электронных приборов.

  1. Движение электронов в электрических и магнитных полях.

  2. Классификация электронных приборов. Электронная эмиссия.

Тема 1.1. Физика явлений в полупроводниках.

    1. Полупроводники, виды полупроводников по проводимости.

    2. Контакт двух полупроводников с различной примесной проводимостью.

    1. Прямое и обратное включение p-n перехода. Основные свойства.

    2. ВАХ p-n перехода. Виды пробоя.

    3. Влияние температуры на p-n переход.

  1. Контакт полупроводника и металла. Барьер Шотки.

Тема №2 Полупроводниковые приборы

  1. Классификация полупроводниковых приборов;

  2. Полупроводниковые диоды: стабилитрон, варикап, фотодиод, туннельный диод;

    1. Устройство, принцип включения, работа, основное свойство, УГО, применение;

  3. Биполярный транзистор;

    1. Виды, устройство, принцип включения, работа, основное свойство, УГО, применение;

    2. Три схемы включения;

    3. Основные параметры и характеристики;

  1. Полевые транзисторы;

    1. Виды, устройство, принцип включения, работа, основное свойство, УГО, применение;

  2. Однопереходные транзисторы.

Тема 3. Тиристоры и оптроны

  1. Назначение, устройство, принцип действия, принцип включения, основное свойство, виды, УГО тиристоров

  2. Назначение, устройство, принцип действия, принцип включения, основное свойство, виды, УГО оптронов

Тема 4. Приборы и устройства индикации

  1. Назначение, классификация индикаторов.

  2. Газоразрядные индикаторы.

    1. Устройство, схема включения, особенности.

  3. Вакуумные люминесцентные

  4. Электростатические (электролюминесцентные ) индикаторы.

  5. Полупроводниковые индикаторы.

  6. Жидкокристаллические индикаторы (Ж.К.И.).


Введение


Вопросы:

  1. Что изучает электроника?

  2. Роль электротехники в развитии народного хозяйства?



Ответы:

  1. Электроника – это наука, изучающая следующие вопросы:

- исследование явлений связанных с движением в различных средах;

- конструирование и изготовление на основе изученных явлений;

- применение электронных приборов.

2. Применение электроники обеспечивает быстрота и точность в управлении различными техническими процессами.


Тема № 1. Классификация электронных приборов.


Вопросы:

  1. Движение электронов в электрических и магнитных полях.

  2. Классификация электронных приборов. Электронная эмиссия.



Ответы:

  1. Электронная техника получила своё название от электронов, которые являются основным носителем зарядов в электронном приборе, т.к. электроны это элементарная частица имеющая:

а) наименьший отрицательный заряд равный заряду протона;

б) наименьшую массу покоя (масса электрона в 1810 раз меньше массы протона).

Поэтому отношение заряда к массе электрона самая большая в природе. И электроны легко управляемы с помощью электрического и магнитного поля.

Д
Рис.1 - Движение электронов в электрическом поле.
вижение электронов в электрическом поле.


а<0 -тормозит

а>0 - ускоряет

Электрическое поле изменяет величину и направление скорости движения электронов.

Движение электронов в магнитном поле.

В магнитном поле на движущиеся электроны действует сила Лоренса, всегда направленного перпендикулярно вектору скорости. Поэтому электроны движется по окружности. Магнитное поле изменяет только направление. Например, в кинескопах телевизора применяют магнитные отклонения луча, а в электронно-лучевой трубке осциллографа - электростатическое отклонение луча.

2. По среде, в которой движутся электроны различают:

а) электронные вакумные приборы – источником свободных электронов служит явление электронной эмиссии.

б) ионный газоразрядный прибор - источником свободных электронов служит электронная эмиссия плюс ударная ионизация атомов и молекул.

в) полупроводниковые приборы – полупроводники отличаются меньшей габоритностью, массой и стоимостью.


Тема 1.1. Физика явлений в полупроводниках.



  1. Полупроводники, виды полупроводников по проводимости.

  2. Контакт двух полупроводников с различной примесной проводимостью.

    1. Прямое и обратное включение p-n перехода. Основные свойства.

    2. ВАХ p-n перехода. Виды пробоя.

    3. Влияние температуры на p-n переход.

  3. Контакт полупроводника и металла. Барьер Шотки.

  1. Полупроводники – это вещества, у которых электрическая проводимость заметно зависит от температуры освещенности, давления примеси. Например, при возрастании температуры на 1 градус по Цельсию сопротивление металла увеличится на 0, 4 % , а у полупроводника уменьшится на 4-8 %. Примеры полупроводников: Кремний, Германий, вещества на основе Индия, Арсения, Гелия.

^ Виды полупроводников по проводимости:

А) Собственная проводимость

Б) Примесная проводимость

А) Собственная проводимость представляет собой движение свободных электронов и дырок, число которых одинаково и заметно зависит от температуры освещенности и давления. Собственную проводимость можно наблюдать в чистом беспримесном полупроводнике. Такой полупроводник называют полупроводником j - типа.

^ Б) Примесная проводимость, различают:

- электронная примесная проводимость получается при добавлении примесей с валентностью на единицу больше валентности полупроводника. При этом и валентные электроны каждого атома примесей участвуют в образовании связей, а пятый легко становится свободным без образования дырки. Поэтому в полупроводниках преобладают свободные электроны. Полупроводники, в которых преобладают свободные электроны называются полупроводники n-типа. Например, Ge + As.

- дырочная примесная проводимость получается при добавлении примесей с валентностью на единицу меньше валентности полупроводника. При этом у каждого атома примесей не достает одного электрона для завершения связи с атомами полупроводника, следовательно, преобладает количество дырок в полупроводнике.

Полупроводники, в которых преобладают дырки называются полупроводники p-типа. Например, Ge + In



  1. Рассмотрим контакт двух полупроводников с различной примесной проводимостью «n и p» - типа, т.е. p-n-перехода.

В месте контакта всегда существует электрическое поле перехода, направленная из «n»-области в «p»-область.


Рис.2 - p-n-перехода


d - толщина «p-n»- перехода

U - разность потенциала


Пример: Ge d=(0-6 – 10-8) и Uп=(0,3=0,2) в

При росте концентрации примесей.


^ 2.1. Два способа включения p-n-перехода:

I. прямое включение p-n-перехода в p-области плюс, в n - области минус от источника, следовательно, при Eист > Eпер создается прямой ток.


Рис.3 – Прямое включение p-n-перехода


Iпр зависит от напряжения. Смотри ВАХ

ВАХ p-n перехода


Рис.4 - ВАХ p-n-перехода прямого включения


II. ^ Обратное включение p-n-перехода.


Рис.5 – обратное включение p-n-перехода


К p-области минус, к n-области плюс от источника, следовательно, электрическое поле источника (Eист) направлено по полю перехода и усиливают друг друга, поэтому основные носителем заряда не участвуют в создании тока.

Токообразование создаются неосновными носителями заряда, число которых мало, поэтому ток обратный меньше Iпр Iоб << Iпр (в 1000 раз)

Виды полупроводников (j; n; p )

4) Компенсированный полупроводник – это проводник, у которого концентрация примеси – Nдонорной (дает электроны) = Nакцептроной (обеспечивает дырочную проводимость) – такой проводник имеет проводимость подобной собственной, но более выраженной.

5) ^ Вырожденный полупроводник - это проводник, у которого концентрация примеси больше или равно 1019 1/см3


Рис.6 – ВАХ p-n-перехода обратного включения


2.2 При обратном включении, ток почти не зависит от напряжения смотри ВАХ. При достаточно большом обратном напряжении (max), поступает пробой «p-n» перехода – это явление с заметным увеличением тока (десятки и сотни раз). Различают два вида пробоев:

- электрический пробой, наблюдается только при обратном включении, при напряжении V об. – max, при этом под действием электрического поля источника происходит ударная ионизация атома, следовательно, образуется пару свободных электронов – дырка, число которых растет лавинообразно.

Электрические пробои происходят при токе обратном меньше или равной току допустимого перехода, поэтому электрический пробой считают обратимым, это значит что при снятии напряжения «p-n» оставляют свои свойства.

- тепловой пробой возникает при прямом или обратном включении, когда ток превышает допустимые значения I доп. перехода, при этом увеличивается температура, поэтому, следовательно, увеличивается I, следовательно, заметно растет температура. В результате «p-n» переход разрушается, поэтому тепловой пробой называется необратимым.

2.3. С ростом температуры обратный ток заметно увеличивается, т.к. это собственная проводимость, а прямой ток почти не изменяется. Например, при возрастании температуры на 10 градусов по Цельсию, обратный ток увеличивается в 2 – 2,5 раза. Это значит существует температура при которой обратный ток становится сравним с прямым, т.е. происходит тепловой пробой. Температура при которой это происходит является допустимой и является верхней границей рабочих температур полупроводниковых приборов. Эта температура зависти от рода полупроводника: tдопGe +75 Co , Si +150 Co ; tактивации= -100 0С – это температура при которой примесь начинает проявлять свою проводимость. Для всех полупроводниковых приборов существует границы рабочих температур. Например: Ge – 60 до +75 0С, Si -60 до +150 0С.

3. ^ Существует 2 вида контактов полупроводника и металла:

- выпрямляющий – это контакт подобен p-n-переходу, но с меньшей потерей напряжения, более высокой КПД. Выпрямляющий контакт описан впервые немецким ученым в 1937 г. В. Шоттки, поэтому выпрямляющий контакт называется барьером Шоттки и является основой диодов Шоттки, транзистора Шоттки.

- невыпрямляющий – является основой для металлических выводов. Проводит ток одинаково при прямом и обратном включении. Применяется для создания металлических выводов, полупроводниковых приборов.


Тема №2. Полупроводниковые приборы



  1. Классификация полупроводниковых приборов;

  2. Полупроводниковые диоды: стабилитрон, варикап, фотодиод, туннельный диод;

    1. Устройство, принцип включения, работа, основное свойство, УГО, применение;

  3. Биполярный транзистор;

    1. Виды, устройство, принцип включения, работа, основное свойство, УГО, применение;

    2. Три схемы включения;

    3. Основные параметры и характеристики;

    4. Маркировка;

  4. Полевые транзисторы;

    1. Виды, устройство, принцип включения, работа, основное свойство, УГО, применение;

  5. Однопереходные транзисторы.



  1. Полупроводниковые приборы различают по числу p-n-переходов:

- Полупроводниковые резисторы – нет p-n-перехода;

- Полупроводниковые диоды – 1 p-n-переход;

- Транзисторы – как правило 2 p-n-перехода;

- Тиристоры – 3 p-n-перехода;

- Симисторы – 4 p-n-перехода;

- Интегральные микросхемы – десятки, сотни, тысячи p-n-переходов.


2. Полупроводниковый диод – прибор имеющий 1 p-n-переход и 2 вывода.

По конструкции различают:

- Точечный диод. Имеет площадь p-n-перехода очень малую и следовательно имеет малую собственную емкость, поэтому работает на очень высоких частотах.

- Плоскостные диоды. Имеют очень большую собственную емкость, поэтому могут работать только на низких частотах (до 10 кГц). Плоскостные диоды также называют выпрямительными, силовыми диодами. Их применяют для преобразования переменного тока в постоянный пульсирующий.

Сравнительная характеристика Германиевых и Кремниевых диодов.

Плотность тока.

Ge Si

j 100 A/см2 200 A/см

при Uпр=0,7 B при Uпр=1,2 В

t0 – 60 до +75 0С -60 до +150 0С.

Германиевый диод отличается только малой потерей напряжения и несколько большей КПД, что важно для цепи с малой силой тока, поэтому точечные диоды изготавливают в основном германиевыми, а плоскостные кремневыми.

^ По применению

1) Точечные – высокочастотные, преобразовательные диоды.

2) Плоскостные - выпрямительные, силовые.

3) Стабилитрон – опорный диод


Рис.7

Универсальный диод

Основное свойство и принцип включения стабилитрона:

При обратном включении ток изменятся до 10 раз, а напряжение остается почти неизменной.

Стабилитрон работает в режиме электрического пробоя.

^ Основные параметры показаны на ВАХ


Рис.8 – ВАХ


Промышленность выпускает стабилитроны на токи до 800 мА, напряжения стабилизации от доли Вольта до 200 В. Разновидность стабилитрона – стабистор. Работает при прямом включении напряжении, стабилизации меньше 1 В.

4) Варикап


Рис.9


Варикап – это полупроводниковый не линейный, электрически управляемый конденсатор на основе p-n-перехода.

^ Принцип включения основное свойство:

При обратном включении емкость с ростом напряжения уменьшается.

Пример зависимости емкости от напряжения


Рис.10 - Пример зависимости емкости от напряжения


Варикапы применяются в цепях автоматической подстройки частоты во входных цепях радиоприемника.

5) Фотодиод – имеет p-n-переход доступный действию света (излучения).


Рис.11 - Фотодиод


Фотодиод работает на основе внутреннего фотоэффекта – это явление образованию по свободному электрону – дырка, под действием света.

Существует два способа включения:

- Фотодиодный – фотодиод включается последовательно с нагрузкой в обратном включении к источнику питания, следовательно в отсутствии света ток нагрузки стремится к 0. при действии света образуется носители заряда, чем больше световой поток, тем больше фототок.

- фотогольвонический способ включения – включается последовательно с нагрузкой без источника тока и выполнят роль источника тока.


Рис.12


Под действием света образуется пары свободные электроны – дырки, которые за счет электрического поля разделяются , в результате в р-области накапливаются дырки (+), в n-области накапливаются электроны (-). Возникающие фотоЭДС зависит от рода полупроводника. Например в кремниевых фотодиодов примерно равна 0,7 В. По этому же принципу работают солнечные батареи.

Фотодиоды применяются как датчики преобразования действия света в изменение электрических параметров цепи.

Пример: автоматическое открытие двери и т.д.

6
Рис.13
) Туннельный диод.



Выполняется на выраженных полупроводниках, поэтому толщина p-n-перехода очень мала. Туннельный диод работает в диапазоне СВЧ.

^ Принцип включения и основное свойство

При прямом включении ВАХ имеет N-образный, поэтому туннельный диод применяется для генерации или усиления электрический колебаний СВЧ.



Рис.14


На участке В-Б, при уменьшении напряжения ток увеличивается, т.е. туннельный диод ведет себя подобно источнику тока.


Разновидность туннельного диода – обращенный диод. Основное свойство: не имеет n-образного участка характеристики, но при напряжении до 0,1 В Iоб >> Iпр. Обращенный диод так же применяется в диапазоне в качестве преобразовательного диода.


Рис.15


  1. Транзисторы – это полупроводниковый прибор имеющий два p-n-перехода и три вывода и применяется для усиления или генерации электрических колебаний.

Классификация транзисторов:

  1. По исходному материалу:

    1. Германиевый ;

    2. Кремниевый ;

    3. Индиевый ;

    4. Арсенит галлиевый.

  2. По рассеиваемой мощности:

    1. Маломощные;

    2. Средней мощности;

    3. Большой мощности.

  3. По диапазону рабочих частот:

    1. Низкочастотные;

    2. Средней частоты;

    3. Высокочастотные;

  4. По технологии изготовления:

    1. Сплавные (плавить);

    2. Диффузные;

    3. Планарные;

    4. Эпитаксиальные;

    5. Конверсионные;

  5. По принципу действия:

5.1 Биполярные транзисторы;

5.2 Полевые транзисторы;

5.3 Однопереходные транзисторы;





Биполярные транзисторы (Б.Т.)

Б.Т. – это кристалл полупроводника с тремя областями, чередующийся примесной проводимостью и тремя выводами, применяемый для усиления или генерации электрических колебаний.

^ Устройство транзистора


При нагревании до 5000С индий (In) плавится, проникает в германий (Ge) и создает p-области. На рисунке 16 обозначены:

Э – эмиттер;

К – коллектор;

Б – база.




Электрод, подключённый к центральному слою, называют базой, электроды, подключённые к внешним слоям, называют коллектором и эмиттером. На простейшей схеме различия между коллектором и эмиттером не видны.
В действительности же коллектор отличается от эмиттера, главное отличие коллектора — бо́льшая площадь p — n-перехода. Кроме того, для работы транзистора абсолютно необходима малая толщина базы.


Виды и обозначения Б.Т.

    1. Б.Т. типа p-n-p


Рис.17


    1. Б.Т. типа n-p-n


Рис.18


Принцип включения:

p-n переход база-эмитер всегда включается в прямом направлении, база-коллектор в обратном.

Схема включения и работа


Рис.19


      1. цепь б-э разомкнута (Iэ=0) следовательно Iк=Iк0 – очень мал т.к. это ток обратного включения p-n-перехода.

      2. цепь б-э замкнута (Iэ ≠0). Под действием источника Е1 дырки из эмиттера входят в базу и за счет диффузии доходят до коллекторного перехода, где мощное поле источника Е2 втягивает их в коллектор, создавая ток коллектора, поэтому Iэ=Iк+Iб, при чем Iб<<Iк – т.к. база мала по размерам, с малой концентрацией примеси.

Основное свойство Б.Т.

Ток эмиттера IЭ, а значит и Iк и Iб заметно зависит от напряжения Uб-э.


Коэффициент α, связывающий ток эмиттера и ток коллектора (Iк = α Iэ) называется коэффициентом передачи тока эмиттера. Численное значение коэффициента α = 0.9 ÷ 0.999.

Чем больше коэффициент, тем эффективней транзистор передаёт ток. Этот коэффициент мало зависит от напряжения коллектор-база и база-эмиттер. Поэтому в широком диапазоне рабочих напряжений ток коллектора пропорционален току базы, коэффициент пропорциональности равен β = α / (1 − α) =(10 ÷ 1000).

Таким образом, изменяя малый ток базы, можно управлять значительно большим током коллектора.

^ Усилительные свойства Б.Т.

Небольшое входное напряжение создает заметный ток эмиттера, который проходит в коллектор (Iк≤ Iэ), работа тока Iк в нагрузке (Rн) обеспечивает мощный источник Е2.

Uвх≈Е1,

Uвых=Iк*Rн≈Е2,

При Е1<<Е2 Uвых>>Uвх .

^ Три схемы включения Б.Т.

Входная и выходная цепь имеет 2+2=4 вывода, а контактов у транзистора – 3, следовательно, один вывод при включении будет общим. Существует три схемы включения биполярного транзистора:

  • схема включения БТ с общей базой (ОБ);

  • схема включения БТ с общим коллектором (ОК);

  • схема включения БТ с общим эмиттером (ОЭ).



Для всех схем включения:

Ток, проходящий через источник входного напряжения, называется входным током - Iвх, а так же проходит через Rн называется выходным током - Iвых.

Рассмотрим свойства схем включения.



  1. ^ Схема включения БТ с общей базой (ОБ)


Рис.20


В схеме с ОБ:

    1. Iвх=Iэ, Iвых=Iк. Iвх≥Iвых, следовательно схема с ОБ не усиливает ток;

    2. Uвх≈Е1, Uвых≈Е2, при Е2>>E1, следовательно Uвых>>Uвх. Схема с ОБ заметно усиливает напряжение до 100 раз;

    3. Iвх = Iэ – наибольший ток, следовательно входное сопротивление наименьшее в схеме с ОБ (до 100 Ом для маломощных транзисторов);

    4. Два разных источника напряжения питания;

    5. Хорошие температурные и частотные свойства (fгр – наибольшая).



  1. Схема включения БТ с общим коллектором (ОК)


Рис.21


Схема с ОК:

    1. Iвх=IБ, Iвых=IЭ. Iвх <до 100 раз.

    2. Uвых≤Uвх т.к. Uвх через открытый p-n-переход Б-Э действует в нагрузке, схема с ОК повторяет напряжение на выходе.

    3. В схеме с ОК Rвх наибольшее (до 10 кОм) т.к. ток входа идет через закрытый p-n переход Б-К.

    4. Схему с ОК называют эмиттерный повторитель, т. к. нагрузка включается к эмиттеру и схема повторяет Uвх на выходе.



  1. схема включения БТ с общим эмиттером (ОЭ)


Рис.22


Схема с ОЭ:

    1. Iвх=Iб, Iвых=Iк, следовательно Iвых>>Iвх., значит: схема с ОЭ заметно усиливает ток до 100 раз;

    2. Uвх ≈ Е1, Uвых ≈ Е2, следовательно, при Е2>>E1 → Uвых>>Uвх. Схема с ОЭ заметно усиливает напряжение до 100 раз;

    3. Значит схема с ОЭ больше других усиливает мощность до 10000 раз, поэтому чаще других применяется в усилителях;

    4. Можно обойтись одним источником питания.

^ Как определить схему включения транзистора?

Достаточно определить на какой вывод транзистора подается напряжение Uвх или ток Iвх , с какого вывода снимается напряжение Uвых или ток Iвых .


^ Характеристики транзисторов

Характеристика любого прибора показывает связь двух или более параметров.

Для БТ различают два вида характеристик:

  1. Входная характеристика

I1=f (U1), при U2=const для схемы с ОЭ. Iб= f (Uбэ), при Uкэ=const – это зависимость тока базы от Uбэ при Uкэ постоянной.


Рис.23

UКЭ≠0


Ток базы заметно зависит от напряжения б-э т.к. это ток прямого включения p-n перехода.

При Uкэ≠0 в цепи базы проходит дополнительный ток IБ0 за счет Е2, направленный против основного тока базы и уменьшающий его. Поэтому характеристика смещена в право.

  1. Выходная характеристика.

I2=f (U2), при I1=const для схемы с ОЭ. Iк=f (Uкэ), при Iб – const

Пример выходной характеристики


Рис.24


Iк почти не зависит от напряжения к-э, т.к. это ток обратного включения p-n перехода. Iк заметно зависит от Iб.

На семействе выходных характеристик можно выделить три области, которые соответствуют определенному состоянию транзистора.

I – область отсечки – оба p-n перехода закрыты.

II – область насыщения – оба p-n перехода открыты.

III – активная область - p-n переход б-э открыт, б-к закрыт.


^ Параметры транзисторов

Система h параметров

  1. h11=∆U1/∆I1, при U2 – const

h11 – входное сопротивление (Rвх) [Ом],
для схемы с ОЭ: h11оэ=∆Uбэ/∆Iб, при Uкэ= const

  1. h12=∆U1/∆U2, I1-const - коэффициент обратной связи по напряжению,

Для схемы с ОЭ: h12оэ=∆Uбэ/∆Uкэ, Iб=const

3) h21=∆I2/∆I1, U2-const - коэффициент передачи тока (для ОБ h21ОБ=α,
для ОЭ h21ОЭ = β),

Для схемы с ОЭ: h21оэ=∆IK/∆IБ, UКЭ=const


4) h22=∆I2/∆U2, I1-const - выходная проводимость транзистора, измеряется в [См] (сименс).

Для схемы с ОЭ: h22оэ=∆IK/∆UКЭ, IБ=const

Кроме h-параметров в справочниках указывают предельное значение: Uбэмах, Uкэмах, Uкбмах, Iбмах, Iкмах , IЭ max.

Наибольшая мощность рассеивания на коллекторе - Pк мах.

Граничная частота fгр – это частота, при которой h21э=1.

Обычно транзисторы используются на частоте 0,1*fгр.

fгр об > fгр ок > fгр оэ


^ Полевые транзисторы

Полевой, униполярный, канальный транзистор – это полупроводниковый прибор, усилительные свойства которого обусловлено движением основных носителей заряда в канале, управляемый электрическим полем затвора.

^ Классификация полевых транзисторов (П.Т.)

2 основных вида:

1) П.Т. с затвором в виде p-n перехода или П.Т. с управляющим p-n переходом.

2) П.Т. с изолированным затвором:

2.1) П.Т. с изолированным затвором и встроенным каналом

2.2) П.Т. с изолированным затвором и индуцируемым каналом.

Каждый из транзисторов может иметь p-канал и n-канал.

П.Т. с затвором в виде p-n перехода. Рассмотрим на примере транзистора с каналом n-типа.


Рис.25




Рисунок 25а – Конструкция n – канального ПТУП

Принцип включения:

И-С включается так, что бы основные носители в канале двигались от И к С; p-n переход З-И всегда включается в обратном направлении.

^ Работа транзистора

В полевых транзисторах с управляющим переходом (ПТУП) для изменения проводимости канала используется эффект изменения ширины области пространственного заряда (ОПЗ) обратно смещенного перехода при изменении приложенного к нему напряжения затвора. На рисунке 25а показана конструкция n - канального транзистора, в котором для управления используется обратносмещенный p+n переход

Поскольку ОПЗ обладает высоким сопротивлением, то при увеличении ширины ОПЗ сечение канала уменьшается и его сопротивление возрастает. Самое низкое сопротивление канала и, соответственно, самый большой ток через него будет при нулевом напряжении на затворе (Uзи = 0), затем по мере увеличения ширины ОПЗ при возрастании Uзи и, соответственно, уменьшении сечения канала ток будет падать и при некотором напряжении отсечки Uотс канал полностью перекроется и ток через него перестанет возрастать. Соответствующие вольтамперные характеристики ПТУП приведены на рисунке 26.

Основное свойство:

Iст=Iк заметно зависит от Uз-и

Покажем эту зависимость на стоко-затворной характеристике.


Рис.26


Виды и УГО

  1. П.Т. с затвором в виде p-n перехода и канала n-типа


Рис.27


  1. П.Т. с затвором в виде p-n перехода и канала p-типа


Рис.28


^ Полевые транзисторы с изолированным затвором


Полевые транзисторы с изолированным затвором и встроенным каналом

Рассмотрим на примере П.Т. n-типа

Устройство:


Рис.29

Рис.29а



I – канал; SiO2 – диэлектрик; n – подложка .


Принцип включения:

С-И включается так, чтобы основные носители двигались от И к С в канале; на затвор подаем потенциал, препятствующий движению основных носителей зарядов в канале.

Подложка всегда соединена c источником. В нашем примере на затвор можно подать плюс или минус. Минус препятствует движению электронов в канале, следовательно Iст меньше плюс затвора, следовательно Iст увеличивается.

Основное свойство:

Iст=Iк и заметно зависит от Uст.

Покажем это на стокозатворной характеристике.


Рисунок 30а

Рисунок 30

Условное графическое обозначение



  1. Полевой транзистор с изолированным затвором и встроенным каналом «n»- типа


Рис.31


2) Полевой транзистор с изолированным затвором и встроенным каналом «p»- типа


Рис.32


Полевые транзисторы с изолированным затвором и индуцированным каналом.

Рассмотрим на примере «n»-типа:


Рис.33


Принцип включения: И-С включается так, чтобы основные носители двигались от И к С: на затвор подается такой потенциал, чтобы создавался канал того же типа как И-С.

На нашем примере на З подает плюс, поэтому электрическое поле З притягивает электроны и у З создается канал (I индуцированный). Напряжение З-И, при котором создается канал называется пороговый (U п).

^ Основное свойство: Iк.=Iс. – заметно зависит от U з-и, начиная с U пор.

Покажем это на характеристиках:




Рис.34

Рис.34а

Виды и условные графичиские обозначения

1. Полевой транзистор с изолированным затвором и индуцированным каналом «n»- типа


Рис.35


2. Полевой транзистор с изолированным затвором и индуцированным каналом «p»- типа


Рис.36

Особенности полевого транзистора «p» типа

  1. Самое большое Rвх., достигает 100 кОм и нескольких мегаОм, т.к. на входе транзистор им обратно включает «p-n» переход или изолированный затвор.

  2. Полевой транзистор чувствителен к статическому электричеству.



^ Однопереходные транзисторы


Однопереходные транзисторы или двух базовый диод – это полупроводниковый прибор, имеющий один p-n-переход и три вывода (Б1- база первая, Б2- база вторая, Э - эмиттер).

Рассмотрим на примере «n»-типа:


Рис.37


^ Принцип включения: Б1, Б2 включаются так, чтобы основные носители двигались от Б1 к Б2, p-n-переход Б1-Э включается в прямом направлении.


Основное свойство однопереходных транзисторов

При прямом включении ВАХ имеет N-образный участок, поэтому однопереходные транзисторы применяются для усиления генераций электрических колебаний.


^ Особенности однопереходных транзисторов

Однопереходные транзисторы работают только на низких частотах до 1,5 кГц.

УГО и виды:

  1. Однопереходной транзистор с базой n-типа


Рис.38


2) Однопереходной транзистор с базой р-типа


Рис.39

Тема 3. Тиристоры и оптроны



  1. Назначение, устройство, принцип действия, принцип включения, основное свойство, виды, УГО тиристоров

  2. Назначение, устройство, принцип действия, принцип включения, основное свойство, виды, УГО оптронов

I. Тиристор – полупроводниковый прибор, имеющий три p-n-перехода и три вывода: анод (А), катод (К), управляющий электрод (Уэ).

*Анод – это вывод крайней «p1»-области;

*Катод-это вывод крайней «n2»-области;

*Управляющий электрод-это вывод средней области.


Рис.40

Уэ


^ Принцип включения:

На аноде (А) плюс на катоде (К) минус – прямое включение (Uпр.); p-n-переход управляющего электрода (Уэ) включается в прямом направлении.

Работа

а) Ключ S разомкнут, Uпр увеличивается от 0 до Uвкл., при этом p-n-переходы
П1, П3 – открытый (прямое включение), П2 – закрытый (обратное включение), поэтому ток нагрузки Iн = Iа (ток анода) очень мал – тиристор закрыт.

б) Ключ S – разомкнут, при Uпр = Uвкл, происходит пробой p-n-перехода П2, Iн определяется Rн – тиристор открывается.

в) Ключ S замкнут, под действием источника Еу электроны из области n2 входят в область p2 и способствуют пробою p-n-перехода П2. В результате тиристор открывается при меньшем напряжении включения.

Чем больше ток управления Iу, тем Uвкл меньше.

^ Основное свойство тиристора:

Тиристор имеет три устойчивых состояния:

  1. При обратном включении (А «-», К «+») тиристор всегда закрыт;

  2. При прямом включении, если U пр. увеличивается от 0 до U вкл., тиристор закрыт;

  3. При U пр.= U вкл. Тиристор открывается.


Тиристор закрывается, если ток анода Iа станет меньше тока удержания
(Iа < iа уд). Например, тиристор закрывается при Uа = 0.

Тиристоры применяются:

  • в качестве бесконтактных реле;

  • в управляемых выпрямителях (регулирует I и U);

  • в тиристорных приводах управляющих работой электрических двигателей;

  • в инверторах – преобразователи постоянного тока в переменный и наоборот.

Виды и УГО тиристоров (условные графические обозначения)

  1. незапираемый тиристор с управлением по катоду


Рис.41


  1. незапираемый тиристор с управлением по аноду


Рис.42


  1. Запираемый тиристор с управлением по катоду


Рис.43


  1. Запираемый тиристор с управлением по аноду


Рис.44


  1. Тиристор без управляющего электрода


Рис.45


  1. Симметричный тиристор – симистор


Рис.46


Симистор – проводит одинаково ток и при прямом и при обратном включении, в отличии от тиристора который выпрямляет ток.

Симистор

   Симиcmop - полупроводниковый прибор, который широко используется в системах, питающихся переменным напряжением. Упрощенно он может рассматриваться как управляемый выключатель. В закрытом состоянии он ведет себя как разомкнутый выключатель. Напротив, подача управляющего тока на управляющий электрод симис-тора ведет к переходу его в проводящее состояние. В это время симистор подобен замкнутому выключателю.

   При отсутствии управляющего тока симистор во время любого полупериода переменного напряжения питания неизбежно переходит из состояния проводимости в закрытое состояние.

   Кроме работы в релейном режиме в термостате или светочувствительном выключателе, разработаны и широко используются системы регулирования, функционирующие по принципу фазового управления напряжением нагрузки, или, другими словами, плавные регуляторы.

^ Структура симистора

   Симистор можно представить двумя тиристорами, включенными встречно-параллельно. Он пропускает ток в обоих направлениях. Структура этого полупроводникового прибора показана на рис. 8. Симистор имеет три электрода: один управляющий и два основных для пропускания рабочего тока.



Рис.8. Структура симистора

Функционирование симистора

   Симистор открывается, если через управляющий электрод проходит отпирающий ток или если напряжение между его электродами А1 и А2 превышает некоторую максимальную величину (на самом деле это часто приводит к несанкционированным срабатываниям симистора, происходящим при максимуме амплитуды напряжения питания).

   Симистор переходит в закрытое состояние после изменения полярности между его выводами А1 и А2 или если значение рабочего тока меньше тока удержания Iу.


^

Оптрон (оптопара)


Оптрон-это прибор, в котором конструктивно объединены источник и приемник излучения. Цепь источника излучения называется входной, цепь фотоприемника называется выходной.

^ Принцип включения: в качестве источника излучения чаще всего ставят светодиод, который включается в прямом направлении. Схема включения фотоприемника зависит от его вида.

Основное свойство оптрона

У оптрона отсутствует электрическая связь между входной и выходной цепью, так же отсутствует обратная связь.

Поэтому оптроны называют приборами гальванической развязкой.

Оптроны применяют для передачи управляющих воздействий из одной цепи в другую, значительно отличающихся по U и по мощности.

^ Виды и УГО оптрона

Оптроны различаются по фотоприемнику.

Рассмотрим несколько подробнее оптопару светодиод-фотодиод. Условное графическое обозначение диодной оптопары показано на рисунке а:

Излучающий диод (слева) должен быть включен в прямом направлении, а фотодиод – в прямом (режим фотогенератора) или в обратном направлении (режим фотопреобразователя).

Очень широко распространены оптроны, у которых в качестве приемника излучения используются фоторезистор, фотодиод, фототранзистор и фототиристор.

2) Резисторный оптрон


Рис.48

3) оптрон фотоварикапом


Рис.49


4) Тиристорный оптрон


Рис.50


5)Оптрон с фототранзистором без вывода базы


Рис.51


5.1) Оптрон с фототранзистором с выводом базы


Рис.52


В резисторных оптронах выходное сопротивление при изменении режима входной цепи может изменяться в 107..108 раз. Кроме того, вольт-амперная характеристика фоторезистора отличается высокой линейностью и симметричностью, что и обусловливает широкую применимость резисторных оптопар в аналогичных устройствах. Недостатком резисторных оптронов является низкое быстродействие – 0,01..1 c.

В цепях передачи цифровых информационных сигналов применяются главным образом диодные и транзисторные оптроны, а для оптической коммутации высоковольтных сильноточных цепей – тиристорные оптроны. Быстродействие тиристорных и транзисторных оптронов характеризуется временем переключения, которое часто лежит в диапазоне 5..50 мкс. Для некоторых оптронов это время меньше.


Особенности оптронов:

  1. работает в большом диапазоне частот до 1014 Гц

  2. невосприимчивый к действию внешних электромагнитных полей.

  3. Заметное старение.



Тема 4. Приборы и устройства индикации

  1. ^

    Назначение, классификация индикаторов.

  2. Газоразрядные индикаторы.

2.1Устройство, схема включения, особенности.

  1. Вакуумные люминесцентные

  2. Электростатические (электролюминесцентные ) индикаторы.

  3. Полупроводниковые индикаторы.

  4. ^

    Жидкокристаллические индикаторы (Ж.К.И.).



I. Большую часть информации об окружающем мире человек получает через органы зрения. Развитию индикаторов уделяется особое внимание.

Индикатор- это прибор преобразующий информацию к виду удобному для зрительного восприятия.


Классификация индикаторов:


Индикаторы различаются по явлению люминесценции в основе работы.

  1. Вакуумные покалываемые индикаторы – свечения тел накалов в вакууме.

  2. Вакуумные накаливаемые индикаторы – явление низковольтной катодно-люминесцентной

  3. Газоразрядные индикаторы – свечение газа при электрическом разряде в нем.

  4. Полупроводниковый индикаторы – излучение при рекомбинации электронов и дырок в полупроводнике.

  5. электролюминесцентные индикаторы – предпробойная электролюминесценция в диэлектрике

  6. Ж.К.И. – оптический эффект в жидком кристалле.

    1. Газоразрядный индикатор

Существует три типа газоразрядных индикаторов:

  1. одиночные газоразрядные индикаторы

  2. цифровые газоразрядные индикаторы

  3. сегментные газоразрядные индикаторы



УГО и схема включения


Рис.53


Роль добавочного резиcтора (Rдоб):

С точки зрения силы тока Rдоб ограничивает ток цепи, чтобы I=U/ Rдоб не превышал допустимого значения для лампы. С точки зрения напряжения Uзажиг>>Uраб, UR=Uзажиг – Uраб , Rдоб= UR/Iном

При подаче напряжения U, пока нет разряда в лампе, все напряжение приложено к лампе, т.к. её сопротивление велико. При возникновении разряда (U загл.) в цепи идет ток и в результате создается падение напряжения.

Ur = I *R добав.







Похожие:

№ Классификация электронных приборов iconПеречень вопросов для подготовки к промежуточной аттестации (зачету) по всему курсу
Классификация электронных документов и их использование в уголовном судопроизводстве
№ Классификация электронных приборов iconВлияние электротехнических и электронных приборов на окружающую среду и человека 8класс Химическое загрязнение атмосферы
Доля каждого из этих источников в общем загрязнении воздуха сильно различается в зависимости от места. Сейчас общепризнанно, что...
№ Классификация электронных приборов iconКаталог приборов учета тепловой энергии, воды, цены на их установку, способы оплаты, а также цены на оказание услуг по эксплуатации приборов учета Индивидуальные (общие для коммунальной квартиры) приборы учета воды
Перечень устанавливаемых индивидуальных (общих для коммунальной квартиры) приборов учета воды
№ Классификация электронных приборов iconМоя педагогическая философия Есть у людей профессий много
Марсе, я ничего не знаю о банковских бумагах, я не умею делать деньги из воздуха, не умею продавать плоды своего труда, я с трудом...
№ Классификация электронных приборов iconЛабораторная работа №5. Многоэлектронные атомы. Застройка электронных оболочек. Содержание. Многоэлектронные атомы. Застройка электронных оболочек. Физика явления
Программа дает возможность проверить знания фундаментальных основ физики многоэлектронного атома. Формулируются правила застройки...
№ Классификация электронных приборов iconА6 Классификация веществ. Многообразие неорганических веществ. Классификация неорганических веществ. Классификация органических веществ. Систематическая номенклатура

№ Классификация электронных приборов iconКлассификация конструкционных материалов
Классификация углеродистых сталей по способу производства, по химическому составу, по способу раскисления, по назначению, по качеству...
№ Классификация электронных приборов iconТема урока: «Графики и диаграммы в электронных таблицах»
Отработать умения и навыки построения графиков и диаграмм в электронных таблицах и уметь самостоятельно применять знания в комплексе,...
№ Классификация электронных приборов iconДоговор о предоставлении услуги «Электронный дневник» родителю (законному представителю) обучающегося в муниципальном бюджетном общеобразовательном учреждении
Автоматизированной информационной системы электронных дневников учащихся и электронных журналов образовательных учреждений Приморского...
№ Классификация электронных приборов iconОбразовательный модуль повышения квалификации в форме стажировки по направлению
Формирование системы электронных образовательных ресурсов и реализация образовательно-познавательных и других электронных ресурсов...
Разместите кнопку на своём сайте:
Документы


База данных защищена авторским правом ©lib.podelise.ru 2000-2014
При копировании материала обязательно указание активной ссылки открытой для индексации.
обратиться к администрации
Документы

Разработка сайта — Веб студия Адаманов