Электроника_Книга (Электроника), страница 6

Для этого решим равенство (2.4) относительно R0R0 =U BX CP −U CTI CT CP + I H.(2.9)В этом выражении UВХ СР и ICT CP определяются соответственно по(2.1) и (2.2), а ток нагрузки IН можно найти какIH =U H U CT=.RH RH35После определения точного значения сопротивления R0 необходимо из стандартного ряда величин сопротивлений резисторов, выпускаемых промышленностью, выбрать ближайший к рассчитанному.Для нормальной работы схемы необходимо определить мощностьограничительного резистора по формулеPR0 = IR02R0 = (ICT MAX + IH)2R0 .Полученное значение необходимо увеличить до ближайшей стандартной мощности резисторов, которые выпускаются промышленностью.Расчет величины сопротивления ограничительного резисторапроизводится по средним значениям UВХ СР и ICT CP и не учитываетдиапазоны изменения этих величин.

Поэтому необходимо проверить возможность стабилизации напряжения в заданном диапазонеизменения входного напряжения.Так как все колебания напряжения гасятся на R0, то диапазон изменения входного напряжения не может превышать изменения падения напряжения на ограничительном резисторе при увеличениитока КС от IСТ MIN до ICТ MAXU BX MAX −U BX MIN ≤ ΔU R 0 = R0 (I CT MAX − I CT MIN ) .(2.10)При невыполнении этого условия рабочая точка КС выйдет запределы рабочего участка СD (рисунок 2.5), и произойдет либо нарушение стабилизации, либо тепловой пробой КС. В данном случае необходимо ограничить величину колебания UBX или, если этоне представляется возможным, выбрать другой стабилитрон с большим диапазоном изменения (ICТ MAX – ICТ MIN ).2.2.5 Схемы включения стабилитроновСхема по рисунку 2.4 применяется тогда, когда напряжение на нагрузке совпадает с напряжением стабилизации КС (UН = UСТ).Иногда требуется получить на нагрузке напряжение, отличное оттого, что дает один КС, а использовать другой КС с UН = UСТ нет возможности (не выполняется условие (2.10), нет в наличии, не выпускаются промышленностью).Для получения напряжения на нагрузке большего, чем дает одинКС (UН>UСТ), применяют последовательное соединение КС (рисунок 2.6).36Рисунок 2.6 – Схема получения более высокого напряжения на нагрузке,чем дает один стабилитронОчевидно, что необходимое число последовательно включенныхКС будет равноS=UH.U CTПолученное число S необходимо округлить до целого большего.Для расчета ограничительного сопротивления подставим последнеевыражение в (2.9) и получимR0 =U BX CP −U CT ⋅ SI CT CP + I H.Для получения напряжения на нагрузке меньшего, чем дает одинКС (UН<UСТ), последовательно с нагрузкой включают добавочныйрезистор RД (рисунок 2.7).Рисунок 2.7 – Схема для получения пониженного напряжения на нагрузке37Чтобы определить величину добавочного резистора, составим дляправого контура схемы (рисунок 2.7) уравнение по второму законуКирхгофа и выразим из него RДUСТ = UД + UН = IH RД+ UН ,RД =U CT −U H.IH2.3 Симметричные ограничители напряжения (ОНС)Ограничитель напряжения симметричный – это полупроводниковый прибор, имеющий p–n–p структуру (рисунок 2.8, а), предназначен для защиты от перенапряжения электрических аппаратов (силового оборудования, элементов радиоэлектронной аппаратуры).Кроме этого ОНС используются также для выравнивания и распределения обратных напряжений при последовательном соединениимощных полупроводниковых диодов и тиристоров.ОНС можно представить в виде двух встречно включенных лавинных диодов или стабилитронов.

Их ВАХ представляет собой сочетание двух обратных ветвей лавинных диодов, расположенных симметрично относительно начала координат (рисунок 2.8, б).Преимуществом ОНС является очень маленькое время срабатывания – пико– (10–12) или нано– (10–9) секунд, а недостатком – невозможность использования в высоковольтных сетях из-за невысоких значений напряжений и разрядных токов.Конструктивно ОНС выпускаются в штыревом и таблеточномкорпусах.Основными параметрами ОНС являются (рисунок 2.8, б):1) повторяющееся импульсное напряжение в прямом (UDRM) и обратном (URRM) направлениях (иногда их называют номинальными напряжениями UH);2) повторяющиеся импульсные токи в прямом (IDRM) и обратном(IRRM) направлениях (иногда их называют токами утечки IУ);3) напряжение лавинообразования – U(BR);4) максимально допустимая энергия лавинообразования – АН;5) температурный коэффициент лавинообразования – β и другие.38абвРисунок 2.8 – Структурная схема (а), условное обозначение (б)и ВАХ (в) ОНСУсловное графическое и буквенное обозначение ОНС приведенона рисунке 2.8, в.

В некоторой литературе их обозначают как VD (полупроводниковый прибор), а в некоторой – FV (разрядное устройство).2.4 Вопросы для самоконтроля1. Конструктивные особенности, структура и условные обозначения ЛД.2. Лавинный и тепловой пробой в ЛД.3. ВАХ ЛД.4. Предельно допустимые значения ЛД в обратном направлении.5. Основные преимущества и недостатки ЛД.6. Стабилитрон, конструктивное выполнение и отличие от обычного диода.7. ВАХ КС.8.

Основные параметры стабилитрона.399. Схема стабилизации напряжения при помощи КС.10. Работа схемы стабилизации при среднем входном напряжении.11. Работа схемы стабилизации при уменьшении входного напряжения.12. Работа схемы стабилизации при увеличении входного напряжения.13. Назначение ограничительного сопротивления и КС в схеме.14. Порядок выбора R0.15. Порядок проверки R0.16. Схема получения более высокого напряжения на нагрузке.17. Схема получения пониженного напряжения на нагрузке.18. ОНС.

Назначение, структура, условное обозначение.19. ВАХ, основные преимущества и недостатки ОНС.20. Основные параметры ОНС.403 БИПОЛЯРНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ. РАБОТА, СХЕМЫ,ПАРАМЕТРЫ3.1 Общие сведения о транзисторахТранзисторами (transfer – передача, resist – сопротивление) называются полупроводниковые приборы, позволяющие в электрическихсхемах незначительными изменениями входного сигнала управлятьбольшими величинами тока в выходной цепи. Служат для усилениямощности электрических колебаний, а также для переключения, преобразования и генерирования электрических сигналов.Основное применение в технических устройствах нашли три видатранзисторов: биполярные, полевые и IGBT.Биполярные транзисторы имеют два p–n перехода и состоят из трехчередующихся p–n–p или n–p–n областей.

Их работа основана надвижении носителей обеих полярностей (электронов и дырок), поэтому они называются биполярными («би» – два). В таких транзисторах выходной ток управляется входным током. Биполярные транзисторы являются наиболее распространенным видом транзисторов,особенно в аналоговой технике (усилители звуковых частот, радио,аналоговое ТВ). Описанию их работы посвящен данный раздел.В полевых транзисторах управление выходным током происходитпри помощи электрического поля, и ток проводится зарядами одного знака (дырками или электронами).

Поэтому их иногда называютуниполярными («уни» – один). Различают два вида полевых транзисторов: с управляющим p–n переходом (с каналом n-типа и с каналомр-типа) и с изолированным затвором (МОП–транзисторы и МДП–транзисторы). Этот вид транзисторов занимает доминирующее положение в цифровой технике (процессоры, носители информации,цифровая связь).В IGBT-транзисторах (Insulated Gate Bipolar Transistor – биполярный транзистор с изолированным затвором) совмещены оба способа управления – электрическим полем и током.

Поэтому они обладают достоинствами как полевых, так и биполярных транзисторов.IGBT-транзисторы используются как мощные электронные ключи41в импульсных источниках питания, инверторах, системах управления электрическими приводами.Полевые и IGBT-транзисторы будут рассмотрены в следующихразделах.Кроме этого, в некоторых технических устройствах нашли применение следующие виды транзисторов: однопереходные, криогенные, многоэмиттерные, баллистические, транзисторы Дарлингтонаи многие другие.3.2 Структура и токи биполярных транзисторов (БТ)Несмотря на то что работа БТ основана на движении носителейобеих полярностей, роль электронов и дырок в разных типах транзисторов неодинакова.