Изъюрова Г.И. Расчёт электронных схем. Примеры и задачи (1987), страница 4

1.11, г) и отрицательной (рис. 1.11, д) полуволн подволимого напряжении. При положительном входном напряжении У, выходное напряжение (/з = У,; при отрицательном напряжении на диоде ток диода, а следовательно, ток и напряжение на резисторе равны нулю. Графики вхолного и выходного напрюкений показаны на рис. 1.11,е,ж. В действительности выходное напряжение должно быть несколько меньше (69 нли 69,5 В), так как имеется падение напряжения на диоде. Поскольку это напряжение мало, им можно и,. вг) и ~ф Я сз и> гвлва в, мйчя~ Ю В1 и„в ъ ьэ Ф Рис.

ап пренебречь. Однако его следует учитывать при малых подводимых напряжениях Если, например, У, = + 2 В, то, согласно схеме, выходное напряжение тоже должно быть равно 2 В. В действительности выходное напряжение с учетом падения напряженна на диоде будет равно около 1,3 В для кремниевого диода или 1,7 В для гермаииевого диода.

1Л6. Диод представлен моделью для большого сигнала (рис. 1.12„а) и имеет ВАХ, изображенную на рис. 1.12,6. 1 г ь -гы а г т зи а) й Я) Определить ток в цепи, показанной на рис. 1.12,в. Сравнить результат с ответом, полученным в задаче 1.11. Считать, что диод кремниевый. Решение По второму закону Кирхгофа для контура на рис. 1.12„в — 5+ 10001„+ 0,7+ У„= О. Из этого выражения следует, что на идеальном вентиле н иа резисторе должно падать напряжение 4,3 В. Так как, согласно указанной полярности, вентиль смещен в прямом направлении, то падение напряжения иа нем отсутствует (У„=О).

Следовательно, напряжение 4,3 В падает только на резисторе. По закону Омц ток диода 1,= 4,3/10з А = 4,3 мА. 1,17. Рассчитать простейшую схему выпрямителя без сглаживающего фильтра лля выпрямлеиия синусоилального напряжения с действующим значением У = 700 В, используя диоды типа Д226Б. Решение Определим амплитудное значение синусонлального напряжения: У =)/2 У=")/2.700 ж 1000 В. Это напряжение в простейшей схеме выпрямленна будет обратным. Так как (г,зр у диодов Д226Б при максимальной рабочей температуре составляет 300 В, то для выпрямленна необходимо применить цепочку последовательно соединенных диодов. Но из-за больших разбросов обратных сопротивлений диодов (обратные сопро- тивления лиодов одного н того же типа могут отличаться в несколько раз) диоды необходимо шунтировать резисторами.

Необходимое число диодов л опрелелвм по формуле л= — П /(~~н Картах) где к» козф Ряс. 1.73 фициент нагрузки по напряжению (может принимать значения от 0,5 до 0,8). Пусть к„= 0,7, тогда и = 1000/(0,7. 300) = 4,7б. Возьмем л = 5. Значения сопротивлений шунтирующих резисторов определим по формуле лУ,е — 1,1У (л 1)/юрьи~ где коэффициент 1,1 учнтыв.

ет 10,-ный разброс сопротивлений применяемых резисторов; 1,е „- обратный ток при максимально допустимой температуре. Из справочника находим, что у,е,, = 300 мкА. Тогда, подставляя числовые значения величин в формулу для й, получаем 5-300- 1,1 1000 ш К: (5 1) 300 10 — е Возьмем Я„= 300 кОм. Следовательно, схема выпрямителя имеет вид„показанный на рис.

1.13. 1.18. Составить и рассчитать вьшрямительную цепь, позволяющую получить выпрямленный ток 1, =400 мА, если используются диоды Д226. Решение Так как требуемый выпрямленный ток превышает максимально допустимое значение тока одного диода (при максимальной температуре 1,„, „=200 мА), то необходимо несколько диодов соединить параллельно. Ввиду возможного разброса прямых сопротивлений диодов (диоды одного типа могут иметь разброс прямых сопротивлений порядка десятков процентов) для выравнивания токов, протекающих через диоды, необходимо последовательно с диодами включать добавочные резисторы.

Требуемое число диодов определяют по формуле и=1 /()т,1 ), где и„— коэффициент нагрузки по току, принимающий значения от 0,5 до 0,8. При )т, = 0,8 и = 400/(0,8. 200) = 2,5. Возьмем л = 3. Значения сопротивлений добавочных резисторов найдем по формуле П р(» 1) йдсе «~ Пользуясь справочником, находим 1(3 — 1) 3 300 10-з — 11.400.

10-з Возьмем К „=5 Ом. Схема показана на рис, 1,14. Ряс. д15 Язтс 1.14 Л9. плавной диод работает в простейшей схеме выпрямленна с резистором нагрузки й„=10 кОм (рис 1,15). Диод имеет Л = 40 Ом, й,е = 400 кОм и С = 80 пФ. Найти частоту, на которой выпрямленный ток эа счет влияния этой емкости уменьшится в два раза. Решение Учитывая, что А„>~К, и Кк(~й,~р, можно считать на низких частотах 1 ж 1Г,„/(И„+Я ) ю П /И„и 1,т /(и +й,е) П„ /й,ег~1„р. На высокой частоте по- пРежнемУ 1,г П/Л„, 1~р — — (Г/Ум .

ПРи Уменьшении тока 1 в два раза должно быть 1 -р — — 0,51„; следовательно, Х,ер — — 28„, Можно считать, что У,~„=~/Ц+Х~, так как Хс«й,е. Отсюда Хг = т/Х~ — К' = (/4К' — К' = ЯКн сн 1,73Кн сс 1,73. 10 Ом. Так как Хс = 1/(2к)С), то 1 10ьт 2кХсС 628 ° 80 1,73. 104 115 10з Гц 115 кГц.

я Решение Напряжение источника питания Е = 1~ст+ Котр(ун+ уст). + Ток через нагрузку 1н.= 17стФ' нн Таким образом, ~от (1 + Кстр с Кн) + устКотр. Подставляя в эту формулу максимальное и минимальное значения тока через стабилитрон, получим Е . = 10(1 + 0,5) + 1. 0,5 = 15,5 В, Е = — 10(1 + 0,5) + 30. 0,5 = 30 В. 1.22. Кремниевый стабилитрон типа Д813 включен в схему сга изатора напряжения параллельно с резистором К„= = 2,2 кОм (рис. 1.16). Параметры сгабилитроиа: напряжение стабилизации У„=13 В, максимальный ток 1, „=20 мА, минимальный ток 1, = 1 мА.

Найти сопротивление ограничительного резистора К, если напряжение источника Е меняется от Е и=16 В до Е =24 В. Определить, будет ли 1.20.~ Полупроводниковый диод имеет параметры К„р —— , К,ер — — 0,4 МОм, С=80 пФ. Определить, на какой частоте емкоспюе сопротивление станет равно К -р и вследствие этого произойдет заметное увеличение абратйого тока. ,йввесл: 5 кГц. (1.21.-Для стабилизации напряжения на нагрузке (рис.

1.16) используется полупроводниковый стабилитрон, напряжение стабилизации которого У =10 В. Определить допустимые пределы изменения питающего напряжения, если максимальный ток стабилитрона 1,,= 30 мА, минимальный ток стабнлитрона 1,„1 мА, сопротивление нагрузки К„= = 1 кОм и сопротивление ограничительного резистора К, =0,5 кОм. обеспечена стабилизация во всем диапазоне изменения напря- жения источниха Решение Сопротивление ограничительного резистора определим по формуле Д,-(Е„- и )/(1„+и, глс Ещ— - 05(Е . +Е, )=05(16+24) 20 В. Средний ток через сгабилитрон 1 „=0,5(1 ь+1 )=0,5(1+20) 10,5 В. Ток через нагрузку 1„= П /Е„= 13/(2,2 10з) = 5,9 А.

Следовательно, соп1зотивленне ограничительного р<висгора й (20 13)/~(105+ 59). 10-з~ 7/(164,10-з) ж 430 Ом. Стабилизация будет обеспечена для изменения Е в пределах ст Е П +(1 +1)Е 13+(10-з+59,10-з),430~ч16 В до Е, и, + (1„~,„+ 18) Л =13-~-(20.10 ' Ь 59 10-з).430 241 В Таким образом, стабилизация получается во всем диапазоне изменения напряжения источника питания. 1.2Х Барьерная емкость полупроводникового диода д резким переходом равна 25 пФ при обратном напряжении 5 В.

Определить уменьшение емкости при снижении обратного напряжения до 7 В. Решение Пренебрегая контактной разностью потенциалов, используя формулу (1.8), можно записать С, = йМ~2, где й — постоянная; П вЂ” обратное напряжение. Отсюда Й= =С Пзж б~ При обратном напряжении 7 В барьерная емкость С~ — й/ЕГзн~ = Се, Уп~/Пн~ = 25)/5/)/7 = 21 пФ. Следовательно, емкость уменьшится на величину ЛС=Се,— Сз — — 25 — 21=4 пФ. 1.24.

Пользуясь ВАХ туннельного диода ГИ304 (рис 1.17), определить напряжение Е источника питания и сопротивление нагрузки, обеспечивающие работу туннельного диода в схеме усилителя. 1.25. Решить задачу 1.1 для кремниевого р-и-перехода с такими же концентрациями примеси, если И = = 5" 10зз и~ = 10~о Оижет: 0,75 В. а ж ааа ааа дна 1.26. Решить задачу 1,2 для Рис 1.17 кремниевого а-и-перехода с такими же значениями удельных сопротивлений р- н и-областей. Отвеин 0,68 В. 1.27. Рассчитать и построить ВАХ идеального полупроводникового р-и-перехода при Т = 300 К, если обратный ток насыщения 1в = 10 мкА.

Расчет провести в интервале напряжений от 0 до — 10 В (через 1 В) и от 0 до 0,2 В (через 0,05 В). 1.28. Для условий, сформулированных в предыдущей задаче, рассчитать и построить ВАХ диода, предположив, что диод имеет омическое сопротивление р-и-областей, равное 25 Ом. Характеристику построить на графике, вычерченном для задачи 1.27. 1.29. Диод имеет обратный ток насыщения 1в = 10 мкА; напряжение, приложенное к диоду, равно 0,5 В. Пользуясь упрощенным уравнением ВАХ диода, найти отношение прямого тока к обратному при Т 300 К Оинеип 21,8.

10'. 1ЗО. К несимметричному р-и-переходу с концентрацией Х„~> Ф, приложено обратное напряжение. Указать ту составляющую тока в переходе, которая будет наибольшей при этих условиях. 1З1. Какая область диода 1и нли р) обладает более высоким удельным сопротивлением, если известно, что число дырок, инжектируемых через а-и-переход в единицу времени, на несколько порядков превышает число инжектируемых электронов? 1.32.