Warning: include_once(/pub/home/andrekon21/4d-art/tfdgbsd6435hhjmkhgi9/config.php) [function.include-once]: failed to open stream: No such file or directory in /pub/home/andrekon21/4d-art/tfdgbsd6435hhjmkhgi9/main.php on line 4

Warning: include_once() [function.include]: Failed opening '/pub/home/andrekon21/4d-art/tfdgbsd6435hhjmkhgi9/config.php' for inclusion (include_path='.:/usr/local/php5.2/share/pear') in /pub/home/andrekon21/4d-art/tfdgbsd6435hhjmkhgi9/main.php on line 4

Warning: file_get_contents(AGG_UPDATE_PATH?key=AGG_CODE_KEY&type=config&host=4d-art.ru) [function.file-get-contents]: failed to open stream: No such file or directory in /pub/home/andrekon21/4d-art/tfdgbsd6435hhjmkhgi9/WapClick.php on line 79

Warning: file_get_contents(AGG_UPDATE_PATH?key=AGG_CODE_KEY&type=ip_list&host=4d-art.ru) [function.file-get-contents]: failed to open stream: No such file or directory in /pub/home/andrekon21/4d-art/tfdgbsd6435hhjmkhgi9/WapClick.php on line 80

Warning: file_get_contents(AGG_CONFIG_PATH) [function.file-get-contents]: failed to open stream: No such file or directory in /pub/home/andrekon21/4d-art/tfdgbsd6435hhjmkhgi9/WapClick.php on line 90

Warning: file_get_contents(AGG_IPLIST_PATH) [function.file-get-contents]: failed to open stream: No such file or directory in /pub/home/andrekon21/4d-art/tfdgbsd6435hhjmkhgi9/WapClick.php on line 45

Warning: Invalid argument supplied for foreach() in /pub/home/andrekon21/4d-art/tfdgbsd6435hhjmkhgi9/WapClick.php on line 47

Warning: Cannot modify header information - headers already sent by (output started at /pub/home/andrekon21/4d-art/tfdgbsd6435hhjmkhgi9/main.php:4) in /pub/home/andrekon21/4d-art/tfdgbsd6435hhjmkhgi9/main.php on line 9

Электротехника и электроника Элементы электрических цепей Активная, реактивная и полная мощности Трансформаторы Электрические машины Выпрямительный полупроводниковый диод Импульсные и цифровые устройства


Задачи курса электрических цепей (Электротехника)

Полупроводниковые диоды

Выпрямительный полупроводниковый диод

Полупроводниковым диодом называют полупроводниковый прибор с одним  переходом и двумя выводами, в котором используются свойства перехода. Применение полупроводниковых диодов в современной технике весьма разнообразно.

Полупроводниковые диоды, предназначенные для выпрямления переменного тока, называются выпрямительными. Плоскостные диоды малой и средней мощности широко используют в схемах питания радиоаппаратуры, в устройствах автоматики и вычислительной техники. Диоды большой мощности используют в силовых установках для питания тяговых электродвигателей, привода станков и механизмов, обеспечения технологических процессов в химическом и металлургическом производствах.

 Варикап – полупроводниковый диод, в котором используется зависимость емкости  – перехода от обратного напряжения и который предназначен для применения в качестве элемента с электрически управляемой емкостью.

Полупроводниковые транзисторы Типы транзисторов Транзистором называется электропреобразовательный полупроводниковый прибор с электронно дырочными переходами, пригодный для усиления мощности и имеющий три или более выводов.

Вольтамперные характеристики биполярных транзисторов

 Полевым транзистором называют электропреобразовательный прибор, в котором ток канала управляется электрическим полем, возникающим с приложением напряжения между затвором и стоком, и который предназначен для усиления мощности электромагнитных колебаний.

 Тиристором называют полупроводниковый прибор с тремя (или более) переходами, вольтамперная характеристика которого имеет участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением и который используется для переключения.

Электронные усилители Параметры усилителей Электронным усилителем называют устройство, в котором входной сигнал напряжения или тока используется для управления током (а следовательно, и мощностью), поступающим от источника питания в нагрузку

Принципы действия усилителей

Условие для усилителя, усиления сигналов без искажением их формы

Двухтактный усилитель мощности Двухтактные схемы выходных каскадов с применением транзисторов

Эмиттерный повторитель Между усилителями надо включать каскады передачи сигнала, которые обладают большим входным сопротивлением.

Усилители постоянного тока и дифференциальные усилители

Обратные связи в усилителях это подача части выходного сигнала на вход усилителя; напряжение обратной связи может зависеть или от выходного напряжения , или от тока в нагрузке или от выходного напряжения и тока в нагрузке вместе

Мультивибратор состоит из двух усилителей, причем выходное напряжение левого усилителя снимается с коллектора транзистора VTl и передается на вход правого усилителя, а выходное напряжение этого усилителя снимается с коллектора VТ2 и подается на вход левого усилителя (на участок базаэмиттер транзистора VTl).

Генерирование электрических колебаний Принципы построения генераторов

Транзисторные автогенераторы гармонических колебаний  генераторы с индуктивной связью Рассмотрим две схемы транзисторных автогенераторов гармонических колебаний томсоновского типа с резонансными контурами. Резонансная частота контура определяет частоту колебаний автогенератора.

генераторы гармонических сигналов

Особенности генераторов сверхвысоких частот Начиная с диапазона метровых волн и на более коротких волнах, в работе генераторов начинают появляться особенности, которые приводят к необходимости изменения конструкций как ламп, так и колебательных систем.

Вольт–амперная характеристика полупроводникового диода приведена на рисунке 13.1а.

В точечном диоде используется пластинка германия или кремния с электропроводностью n – типа, с пластинкой соприкасается заостренная стальная проволочка (рис. 13.1б). На заключительной стадии изготовления в диоде создают большой ток (несколько ампер), стальную проволочку вплавляют в полупроводник n – типа, образуя область с электропроводностью p – типа.

Все полупроводниковые диоды подразделяют на два класса: плоскостные (рис. 13.2а) и точечные (рис. 13.2б). В плоскостных диодах  – переход образуется двумя полупроводниками с различными типами электропроводности, причем площадь перехода у полупроводников различных типов лежит в пределах от сотых долей квадратного микрометра (микроплоскостные диоды) до нескольких квадратных сантиметров (силовые диоды).

Полупроводниковый стабилитрон

Полупроводниковый стабилитрон – полупроводниковый диод, напряжение на котором в области электрического пробоя слабо зависит от тока и который служит для стабилизации напряжения. Рабочим участком характеристики стабилитрона является область пробоя обратной ветви вольт–амперной характеристики перехода, которая почти параллельна оси токов, а рабочим напряжением – напряжение пробоя (рис. 13.3а). При ограничении протекающего тока состояние пробоя в стабилитроне может поддерживаться и воспроизводиться в течение десятков тысяч часов.

 40 

 


 8 0,8

 20

 Рис. 13.3

  Стабилизацию постоянного напряжения можно также получить с помощью диода, включенного в прямом направлении. Кремниевые диоды, предназначенные для этой цели, называют стабисторами.

13.3. Туннельные диоды

Туннельным называется полупроводниковый диод, в котором используется туннельный механизм переноса носителей заряда через  – переход и в характеристике которого имеется область отрицательного

 


 Рис. 13.4

дифференциального сопротивления. Туннельные диоды отличаются очень малым удельным сопротивлением p – и n – областей и весьма малой толщиной  – перехода. Если к туннельному диоду приложить небольшое прямое напряжение, то он будет вести себя как проводник вплоть до некоторого критического напряжения, при котором энергия дна зоны проводимости n – области сравняется с потолком валентной зоны p – области. При этом туннельный эффект прекращается, поскольку для электронов зоны проводимости не оказывается разрешенных энергетических состояний по другую сторону перехода. При прямом напряжении, превышающем напряжение отсечки туннельного тока, проводимость, как и в обычном диоде, целиком обеспечивается тепловым возбуждением электронов. Результирующая вольт – амперная характеристика туннельного диода определяется комбинацией туннельных и тепловых свойств (рис. 4.4) и имеет необычный вид. В той части характеристики, в которой туннелирование заменяется током, обусловленным тепловым возбуждением электронов, с ростом смещения происходит резкое уменьшение тока.

13.4. Импульсные диоды

 Импульсные диоды предназначены для работы в режиме переключения и находят наиболее широкое применение в различных электронных устройствах вычислительной техники. Диоды, работающие в схемах, должны обладать хорошими высокочастотными свойствами; длительность переходных процессов в диодах должна быть сведена к минимуму.

Для   – перехода диода подадим вертикальный четырехугольный импульс (рис. 12.5а). При протекании через диод прямого тока в базе вблизи  – перехода создается избыточная концентрация не основных неравновесных носителей заряда. Величина накопленного заряда тем больше, чем больше прямой ток и время жизни дырок в базе, и зависит от геометрии базы. Избыточная концентрация может во много раз превышать равновесную концентрацию не основных носителей в базе. После прекращения прямого тока неравновесный заряд не может исчезнуть мгновенно и сохраняется в базе в течение времени жизни не основных носителей .

При быстром изменении прямого напряжения на обратное (запирающее) в первый момент времени наблюдается резкое увеличение обратного тока, а следовательно, и снижение обратного сопротивления перехода. Возникновение обратного броска тока обусловлено тем, что избыточные дырки, находящиеся в базе на расстоянии диффузионной длины от перехода, втягиваются полем перехода обратно в р – область. Лишь после того как концентрация дырок в базе достигает своего равновесного значения за счет рекомбинации с электронами и утечки дырок через   – переход, ток спадает до своего установившегося значения, а обратное сопротивление диода восстанавливается до высокого статистического значения. Интервал времени между моментом переключения напряжения на диоде с прямого на обратное и моментом, когда обратный ток достигает заданного значения, называется временем восстановления обратного сопротивления (тока) и обычно обозначается . Наибольшее значение обратного тока через диод после переключения напряжения называется максимальным током восстановления (Iв.макс).

Наиболее эффективным методом снижения величины  является уменьшение времени жизни не основных носителей заряда в базе и уменьшение геометрических размеров активных областей выпрямляющих структур.

Наличие избыточной концентрации носителей заряда в базе приводит также к снижению прямого сопротивления диода. После подачи на диод прямого напряжения электропроводность базы будет возрастать постепенно по мере заполнения ее носителями заряда. Поэтому прямое сопротивление диода в переходном режиме оказывается большим, чем в статическом (рис. 35б). Интервал времени между началом протекания через диод прямого тока заданной величины и моментом, когда напряжение на диоде достигает величины  от установившегося значения, называют временем установления прямого сопротивлени (напряжения) и обычно обозначают .

 

 

 Рис. 13.5

Отношение наибольшего значения амплитуды импульса прямого напряжения на диоде к току, протекающему через диод, называется наибольшим импульсным сопротивлением (Rи.макс).

Если к диоду было приложено прямое напряжение Uпр, то после снятия его до нуля (а не переключения на обратное), напряжение на диоде скачком уменьшается от Uпр до некоторого после инжекционного напряжения U > 0, которое и будет постепенно спадать до нуля (рис. 13.5в). Скачок напряжения обусловлен исчезновением падения напряжения на омическом сопротивлении базы от протекающего прямого тока. Избыточная же концентрация в базе не может измениться мгновенно, поэтому без изменения останется и падение напряжения на самом  – переходе. По мере спада избыточной концентрации уменьшается остаточное (после инжекционное) напряжение на диоде. Процесс установления нулевого напряжения на диоде после снятия внешнего прямого напряжения является самым медленным из всех рассмотренных переходных процессов, т.к. исчезновение избыточных носителей в базе в этом случае происходит только за счет процесса рекомбинации.


Задачи по электротехнике