 |
 |
 |
 |
 |
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| материал | If (AV) [A] | Urmax [V] | Uf [V] | Ka | ||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Маломощные | Средней мощ. | Сильномощ. | ||||
| Ge | 0.1…0.3 | 0.3…10 | >10 | 50…400 | 0.3…0.8 | 1000…5000 |
| Si | 0.1…0.3 | 0.3…10 | >10 | 100…1500 | 0.7…2 | 5000..50000 |
| У кремниевых диодов бо'льшая работоспособность и больший фактор выпрямления. У германиевых диодов меньшая потеря прямого напряжения. Поэтому германиевые диоды лучше всего использовать для выпрямления маленького напряжения. Недостаток диодов в том, что их параметры рассеиваются. В случае с диодами рассеивание состоит в том, что в диодах одного типа бывают разные прямые сопротивления или разные обратные сопротивления. Из-за этого сложно диоды подсоединять параллельно или последовательно. Для выпрямления больших токов соединяют диоды параллельно. В этом случае надо выбрать диоды с одинаковым прямым сопротивлением. В противном случае через диод с маленьким сопротивлением пойдет больший ток и диод может сломаться. Для выпрямления больших напряжений диоды соединяются последовательно. В этом случае в опасном режиме подключение обратного напряжения. На диоды с большим обратным сопротивлением падает бо'льшее напряжение и может произойти пробой. Во избежание этого, параллельно с диодами подсоединяют сопротивления с одинаковыми сопротивлениями. Их сопротивление не должно быть слишком маленьким, чтобы предодтвратить потерю мощности. В тоже время сопротивление должно быть меньше чем обратное сопротивление у диода. В этом случае падающие на диоды обратные напряжения практически равны.
Стабилитрон, варикап, тоннельный диод.СтабилитронЭто кремниевый плоскостной диод, который используется в режиме пробоя. В режиме пробоя переход не ломается, если ток не превышает разрешенного значения. Режиму пробоя соответствуют очень маленькие изменения в напряжении с большими изменениями тока. Поэтому стабилитрон используют для стабилизации напряжения.  Для стабилизации напряжения потребителя соединяется стабилитрон параллельно с ним. С ними последовательно соединяется ограничивающее сопротивление для ограничения тока. Если например входное напряжение вырастет, тогда ток в цепи возрастет, падение напряжение на сопротивлении вырастает а напряжение стабилитрона и выходное напряжение останется неизменным. Стабилизация напряжения происходит тогда, когда ток находится в промежутке от Izmin до Izmax. Параметры:
 Варикап Варикап - плоскостной диод, который используется конденсатором
изменяющейся емкости. При большом обратном напряжении емкость
варикапа падает.
 Тоннельный диод В тоннельном диоде величина добавок большая, из-за чего образуется
тоннельный эффект. Это объясняется тем, что при маленьких обратных
напряжениях большой обратный ток. Тоннельный эффект продолжается
и на маленьком прямом напряжении, в случае которого опять же продолжается
действие большого тока. Начиная с напряжения Up начинает тоннельный
эффект пропадать и ток уменьшается. Начиная с напряжения Uv тоннельный
диод работает как обыкновенный диод. Используется как усилитель
и генератор для высоких частот. Частота поднимается до сотен GHz.
Обозначение: Как работает транзистор.Транзистор - это полупроводниковое устройство, используемое для усиления тока и напряжения. В транзисторе 2 пн-перехода, поэтому он состоит из 3 частей: 2 крайние части одной проводимости, средняя другой. Соответственно есть ПНП и НПН транзисторы.  Переход между базой и эмиттером называется эмиттерным переходом, переход между коллектором и базой коллекторным переходом. Для нормального подключения подключается эмиттерный переход прямым напряжением, коллекторный-обратным.  Под действием Eeb электроны движутся к базе. Большинство электронов, двигаясь под действием диффузии достигает коллекторного перехода. Здесь на них начинает действовать Eсb, которая направляет все дошедшие досюдова электроны в коллектор. Проходящие через переходы электроны образуют токи эмиттера и коллектора, которые почти равны. Из дырок в базе делается маленький ток. Соответственно закону Киркхоффа Ie=Ic+Ib. Т.к. коллекторный переход подключен на обратное напряжение и его сопротивление очень большое, тогда можно в коллекторную цепь добавить нагрузочное сопротивление с большим сопротивлением, которое на токи почти никакого влияния не оказывает. В тоже время на этом сопротивлении есть возможность получить сравнительно высокое напряжение, которое используется как выходное напряжение. Если в дополнение к Eeb подсоединить в эмиттерную цепь источник переменного напряжения, тогда маленькие изменения входного напряжения служат причиной большого изменения в токе эмиттера. Это обусловлено тем, что эмиттерный переход подключен прямым напряжением и его сопротивление маленькое. Изменения в токе коллектора почти такие же, как и изменения в токе эмиттера. В результате получается на нагрузочном сопротивлении большие изменения в выходном напряжении, т.е.происходит усиление напряжения.
Схемы подключения транзистора.С объединенной базой У подключения маленькое входное сопротивление (10 ом) и большое выходное сопротивление (1 Мом). Маленькое входное сопротивление является недостатком подключения, т.к. при несколькоступенчатых схемах оно начинает мешать нагрузочному сопротивлению следующего уровня и уменьшает коэффициент усиления. коэффициент усиления тока:  коэффициент усиления напряжения: Kub=Uвых./Uвх.=10…200 коэффициент усиления мощности:Kpb=Pвых./Pвх.=10…200 При подключении входное напряжение и выходное напряжение в фазе  С объединенным эмиттером Входное сопротивление больше чем у предыдущего (1К), выходное
сопротивление меньше чем у предыдущего подключения (10К), поэтому
его легче использовать. Преимущество данного подключения в том, что его можно пустить
через один источник питания, т.к.на базу и коллектор дается напряжение
одной полярности. При подключении входное напряжение и выходное напряжение в разных фазах.  С объединенным коллектором Входное сопротивление большое (1М), выходное сопротивление маленькое
(100ом). Это подключение используется главным образом для состыковки сопротивления
между усиливающими степенями или между выходом усилителя и маленьким
сопротивлением нагрузочного сопротивления. При подключении входное напряжение и выходное напряжение в фазе.  ГрафикиГрафик подключения с объединенной базой. Pcmax наибольшая разрешенная коллекторная рассеивающая мощность. Выходные линии почти горизонтальны. Это значит что коллекторный ток очень мало зависит от коллекторного напряжения. Потому что количество электронов, которое достигает коллектора, зависит от количества электронов, которое начинает двигаться к коллектору. Также зависит коллекторный ток от эмиттерного тока но не зависит от коллекторного напряжения. Если Ie=0 тогда график аналогичен графику обратного подключения пн-перехода. Ток коллектора Icb0 называется начальным током коллектора. Если изменить полярность коллекторного напряжения, тогда ток коллектора быстро уменьшается и изменяется на 0, тогда как напряжение коллектора несколько десятых вольта. Если напряжение коллектора еще увеличить, то ток коллектора начинает двигаться в обратном направлении от нормального рабочего тока и транзистор может потерять свои свойства. График подключения с объединенным эмиттером. Выходные линии по сравнению с предыдущим подключением большего
наклона. Это значит, что ток коллектора зависит от напряжения
коллектора. Объясняется это тем, что источник напряжения коллектора
соединен с эмиттером и влияет на ток емиттера. Т.к. ток эмиттера
в свою очередь влияет на ток коллектора, влиет также коллекторный
ток на коллекторное напряжение. Если Ib=0, тогда образуется ток
Ice0, называемый проходящим током. От температурыНагревание транзистора обусловливает как внешняя температура, так и проходящий через транзистор ток. Самым важным параметром изменения температуры является начальный ток коллектора Icb0. При росте температуры на 10 градусов он возрастает в 2 раза. Из-за увеличения Icb0 возрастают также ток коллектора, ток эмиттера и коэффициент усиления тока. Линии транзистора сдвигаются вместе с рабочей точкой.  В случае подключения с объединенной базой влияние температуры меньше, чем при подключении с объединенным эмиттером. В германиевых транзисторах температурная граница 70…90 градусов. В кремниевых 120…150 градусов. От частотыНа высоких частотах коэффициент увеличения тока уменьшается.
Первая причина состоит в том, что емкость коллекторного перехода
начинает мешать большому сопротивлению коллекторного перехода,
в итоге чего коллекторный переход теряет свои особенности. Второй
причиной может являться то, что заряды двигаются к базе с помощью
диффузии и их скорость маленькая. Из-за этого выходной ток опаздывает
по отношению ко входному и при очень высоких частотах коэффициент
увеличения тока уменьшается. Главные параметры, характеризующие частотные характеристики транзистора, следущие:
Транзистор в динамическом режиме.Если транзистор работает усилителем и в коллекторной цепи есть нагрузочное сопротивление, имеем дело с транзистором в динамическом режиме.  Данное выражение представляет собой выражение выходных линий. Если Ic=0, тогда Uce=Ec. Если Ec=0, тогда Ic=Ec/Rc.  Для уменьшения искажений выбирается рабочая точка в центре нагрузочной прямой. При этом выбирается ток базы, ток коллектора и напряжение коллектора в рабочей точке Ibp, Icp, Ucep. Чем меньше амплитуда базового тока, тем меньше искажения. Выбираем Ibm=Ib4-Ib3=Ib3-Ib2. Через это выбирают амплитуды тока коллектора и напряжения коллектора Icm; Ucem. Kоэффициент увеличения тока Ki=Icm/Ibm. Выходное сопротивление Rвых.=Ucem/Icm. Выходная мощность Pвых.=(Ucem*Icm)/2. Для нахождения остальных параметров надо перейти на входной график.
Полевые транзисторы.  На затвор приложено обратное напряжение, из-за чего между затвором и каналом возникает заградительный пласт. Если входное напряжение изменяется, тогда толщина заградительного пласта изменяется и площадь управляющего канала также изменяется. В результате изменяются идущие от истока к стоку количество носителей зарядов, ток стока и выходное напряжение Выходное напряжение изменяется вместе со входным напряжением, только больше. Так происходит усиление напряжения. Чтобы влияние входного напряжения было эффективнее, содержание добавок в канале маленькое. В районе затвора содержание добавок большое. Особенности полевых транзисторов:
 Полевой транзистор с формированным каналом На месте базы п-полупроводник, в котором находятся зоны повышенной N+ проводимости, которые представляют собой сток и исток. Между ними тонкий полупроводниковый пласт, который представляет собой н-канал. Если напряжение затвора нулевое, тогда идет через канал ток средней величины. Если напряжение затвора позитивное, тогда образуется под каналом электрическое поле, которое заталкивает электроны к каналу. Канал меняется на обогащенный зарядами, его сопротивление уменьшается и ток стока увеличивается. Это называется обогащенным режимом. Если напряжение негативное, тогда электроны из канала выталкиваются. Канал меняется на обедненный зарядами, сопротивление увеличивается и ток стока уменьшается. Это называется обедненным режимом. Полевой транзистор с индуцированным каналом Канал образуется только тогда, если дать на затвор напряжение
правильной полярности. В данном случае напряжение затвора должно
быть негативным. В этом случае обогащается находящийся между истоком
и затвором плоскостной пласт с дырками. Если на сток дать напряжение
в несколько вольт, тогда образующаяся концентрация дырок до такой
степени большая, что образуется п-канал который проводит ток.
Данный транзистор работает только в обогащенном режиме. Вернуться
к главному меню Динистор Динистор состоит из четырех пластов. В нем находятся 3 пн-перехода S1, S2, S3. S1 и S3 прямоподключены и их сопротивление маленькое. S2 обратноподключено и сопротивление большое, поэтому можно считать что все прилагающееся напряжение падает на S2. Через динистор проходит маленький ток, который представляет собой обратный ток S2. На определенном напряжении на S2 происходит пробой. Сопротивление и потеря напряжения на S2 круто уменьшаются и ток растет лавинно. Возрастание тока ограничено сопротивлением внешней цепи. Динистор может быть в двух постоянных режимах: I, когда через динистор проходит маленький ток, т.е. динистор закрыт. В режимах II и III через динистор проходит большой ток и это значит что динистор открыт. Обозначение: Есть симметричный динистор или диодный тринистор, который работает одинаково в двух полярностях. Обозначение: Тринистор  У тринистора дополнительный выход на одной из средних частей, который называется управляющим электродом. Если управляющий ток Ig =0, тогда работает как обычный динистор. Чем больше ток, тем при меньшем напряжении происходит включение. Есть симметричный тринистор, который работает одинаково при обоих полярностях напряжения. Обозначение: Тринистор используется в преобразователях частоты, генераторах и т.д. Параметры
Электронно-лучевая трубка. Осцилографная трубка. Электронно лучевая трубка это устройство, которое предназначено для изменения электрического сигнала на оптический с помощью тонких электронных лучей, которые направляются на экран. Площадь ЭЛТ производится маленькой и симметричной, чтобы получить тонкий электроно-излучающий щит. Вокруг катода цилиндр Т, который называется управляющим электродом или модулятором. На модулятор дается негативное напряжение. Изменением этого напряжения изменяется проходящее через него количество электронов и однородность яркости на экране. Аноды А1 и А2 цилиндры с диафрагмами, по которым подается позитивное напряжение. Аноды увеличивают движение электронов и концентрируют их в одной точке. Т.к. концентрирование происходит на экране, следует отрегулировать напряжение первого анода. К, Т, А1, А2 образуют систему фокусировки, которая называется также электронной пушкой. Систему отклонения образуют две, крестообразно находящиеся пары плат. Платы "у" отклоняют луч вертикально, а платы "х" горизонтально. Луч отклоняется всегда к позитивно заряженной плате. При одновременном напряжении обеих плат возможно направить луч на каждую точку экрана. Осцилографные трубкиОсцилографные трубки предназначены для передавания быстро изменяющегося сигнала. У них имеется электростатическая фокусировка и электростатическое отклонение. Изучаемое напряжение прилагается к плате "у". К плате "х" подсоединяется зубчатое напряжение. Для того, чтобы получить устойчивое изображение, должен период зубчатого напряжения быть равным или умноженным на целое число с периодом изучаемого напряжения. Это называется синхронизированием. Оптоэлектроника (фотосопротивление, фотодиод, светодиод, оптрон).ФотосопротивлениеФотосопротивление - это полупроводниковое сопротивление, в котором используется внутренний фотоэффект. Под влиянием оптического излучения электроны отсоединяются от связей атомов. В результате чего фотосопротивление уменьшается.  ФотодиодыЭто полупроводниковый диод, в который вместо пн-перехода вделано окно. Фотодиод может работать как в гальваниевом, так и в режиме фотодиода. В гальваниевом режиме диод работает как фотоэлемент, в котором под влиянием света образуется фотографическая электро-моторная сила. В режиме фотодиода диод подключен в обратном режиме. Если свечение отсутствует, тогда возникает прямой ток. Чем больше свечение, тем больше обратный ток. Основным преимуществом фотодиода является маленькая инерция. Фототранзистор В фототранзистор вделано окно. Оптическое освещение влияет на коллекторный переход и под его влиянием возникающий фототок управляет коллекторным током. Недостатком считается температурное влияние и большие шумы. Преимущество - большая чуствительность по сравнению с фотодиодом. Оптрон Оптрон состоит из источника излучения (1) и из принимателя (2). Между ними оптическая среда (3) и они запаяны в одну оболочку. Источник излучения - излучающий диод, который изменяет электроэнергию на энергию излучения. Приниматель - оптоэлектрическое устройство, которое изменяет энергию излучения на электрическую энергию. Оптическая среда должна обеспечивать минимальные потери отражения и иметь хорошие диэлектрические качества. В качестве оптической среды используются специальные клеевые лаки и стекло. Свойства:
Светодиод Светодиод - устройство с одним пн-переходом, который изменяет электрическую энергию на энергию излучения. Светодиоды делятся: 1) инфракрасные 2) световые диоды. В основе действия диода лежит рекомбинация зарядов. В случае рекомбинации электрон идет с высокого энергетического уровня на низкий. Это сопровождается выделением энергии, которая частично исходит от нагревания полупроводника, частично излучается из эл.-магнитной энергии в квантах. Длина волны зависит от ширины запрещенной зоны. Для того чтобы получить видимый свет, ширина запрещённой зоны должна быть больше чем 1,7 ЕВ. Материалом для светодиода используется нитрид галлиума (синий), тостид галлиума (желтый или зеленый). Для инфракрасного - соединения индиума. В светодиодах используется прямое напряжение. В этом случае излучение энергии интенсивнее.
|
