Прянишников В.А. Электроника. Курс лекций (1998) (1166121), страница 8
Текст из файла (страница 8)
схема генератора на туннельном диоде !а), в снрелсленке услоевй аолквхвоееккл холсеаний йй Нагрузочная линия2, проведенная между точками Еа и Ес/хх,, пересекаег водьт-амперную характеристику ТД только в одной точке В. Такой выбор напряжения питания Е, и нагрузки Я„.2 обеспечивает возможность возникновения колебаний в схеме. Для определения допустимого сопротивления нагрузки найдем отрицательное сопротивление ТД. Для зтого определим полное сопротивление ТД, пользуясь его схемой замещения' (рис. 3.10 в): а .!' а ~'"е Кл а»~'-' У~Юг аа РС') Полное активное сопротивпенне в схеме рис, 3.11 а будет иметь значение г! В "™~+ге с 2 Ь 22С2 Если зто сопротивление удовлетворяет условию Я. 'О, то колебания в схеме возможны.
Критическая частота возникновения колебаний определяется прн условии, что Я,=О, и имеет значение С '!!а'„ с С! (3.14) т. е. полностью определяется только параметрами ТД. Для определения частоты собственных колебаний необходимо приравпяьь к нулю мнимую часть полного сопротивления !3.13): 6 щ Š— -л- —; -;; =О. С3 б):: а оя с22,С'-' Решая уравнение (3.15) относительно резонансной частоты, найдем частоту '. колебаний в схеме рис. 3.11 а !3.1б) Лекч~ия 3 Слелиальлые лиы полулроводниковых диодов нгая колебаний в ~ операторе по схеме рис.
3 !1 а необходимо Для с)чдестьовл кк::.ааа!ОЛВЕЛИС 1СЛОЬИЯ сО„< ю„.„. 13.12) аб'" Для того чтобы колебалля не содсржалн гармоники. ггеобходимо„чтобы их ':;;,Ха!пл!ссуда нс превышала 0,1!Ха, Позтому в генераторах на ТД амплитуда колеба- ''4!гй'обычно составляет примерно 10 20 мВ. Максимальная амплиг)да колеба,,..згая рамка Гг--Цкк !00мВ. Рабо шя час.ога ~енератора на ТД обычно превышает ;-'!~! '1:ГП!. Облав!гольд глод является вырожденным туннельным диодом.
Подоором гк:.::;'Каоз!!!снтРа1в1и лРимссеи гакпм обРазом, чтобы:.Равипы юн не пеРскРывались. а ,";,'. 'фвг!вдали лри отсутствии внешнего смещения на переходе, можно получить а':,',:~абычауго длодную характеристику в области положительных напряжений. При .;:,у!':мех! участок отрннательпого сс'противления оуде1 отсутсгвовать. Вольт-ампер- Ф':'гга!г характеристик, огбраглеллшсз диода приведена на рпс. 3.12 и, з его условное, ~!:":раозвачег!ие —.
па рис. 3,!26, аг„',„:-'::;,' Обрапгжньге диоды лримепвотся дзя вылрямлелия на сверхвысоких гастотах ь)::"'ечеггь мал~к лап1зяжышй Однако и!зл использовании об)зщиенногс диода леобхо~а>::фйч!з' ломелать местами анод н канд, так ка«меллютсл м~стами облав-,~н выпРЯм- ~~-:-:левил, Э о н обусловило назвашге диода — обращенный.
~;:;::,.' чХауводпод 1срД) лрсдставляез сооой дигч: с открытым р-л-переходом. Светов'::;:,вес)1 лоток, падыолшй на открытьгй р-л переход приводит к появлению в одной из ~~.,,'дбгзасгей долги.ггительяьгх неосиовпых носителей зарядов, в результате чего увелиф'-::)!Властев Об!Засщмй тОК. В ОбщЕМ Сдуккае тОК фстсднОда ОлрЕЛЕЛястся фОрМуЛОй ХоХ,1кг"' 1) Хе=Хай !Х.+Хо), (3 18) !к:-';-',,декХге5гд — фагогоа, 5,. и~ггегралызая чувствительностгь Ф световой поток. ~~;=!с.:.Вольт-аыгтеРпые хаРактеРисгики гРД пРиведены на Рис 3.1 а, а его схематич- ~.:::.-'лосе изображелие -- па рис.
3 13 6. ~:!;::,,'-:;: 'Вез вкто гения нирузки фотс- о) ь„"'!дауд может работать в двух режи1г,';::азах: 1) короткого замыкания и к'-",''2).холостого хола. В режиме корот- И~ а!',':Аакго замыктплгя напряжение на диоМ!~!де равно нулкх и ток в диоде равен Х! ~66разом, в реакиме коротггого .и;;.фьастоку, т. е. Хо Хс== о,Ф. Таким 0 1I ~;"-',зяь)ка~гггя соблюдается прямая про- ~~!.-;;1!ордио)1альвосгь между током в ж '" ,',.'::;звбде и световым потоком. Такая '1 ';;)гропордиоггаз ьлость достаточно хо'„:огвз!ло соол1одается в пределах б / ХХг;-поряд1гс в.
Рл,. 3!3 Вклм.авлариаа корок~орлон~ко и'- :: В режиме хсаосгого хола тока в оГЗраюа но~о ЛлоЛа !ак ого схоиаза'оокоо .-';; диоде пег„а напряжение холостого лзобра>коояо ГГ) 39 Рилдел 1. Элементы электронной техники б) Рис. 3 П Валат-империал ларак~еристиаа фетодисда (а), егс слемюилесисе иаображеиие 161 хода 11„„, отмеченное на рис.
3 13 а, лежит на горизонтальной оси. Для определеР1. пия этого напряжения можно прологарифмировать выражение (3.!8), откуда на- ходим бм жжертйт1 — +1/. (3.19) 40 Таким образом, при 1ж0 область Р заряжается положительно, а область )т' .— отрицательно и между электродами фотодиода при освещении появляется разность потенциалов, называемая фото-эдс. срого-эдс равна напряжению 11,„и не может превышать контактной разности потенциалов ул. Для кремниевых фотоди- -',.";:,Я одов напряжения Р„к0,7В. Для режима холостого хода характерна логарифмическая зависимость выход-;~:-'ф ного напряжения от освещенности, причем выходное напряжение не превышает 1',:-:~ некоторого определенно~о значения при любой освещенности. Реализовать режим короткого замыкания фотодиода можно только с помо- .,ф,",=~8 шью олералиоииоео усилите;щ (см. Лекцию 8), а практическая реализация режима '!~!'.'-."~4 холостого хода вообще затруднительна.
В этом случае можно говорить о работе фотодиода на некоторую нагрузку. Схема включения фотодиода на нагрузку приведена пв рис. 3.14 а, а цагрузо пеая характеристика — на рис. 3,14 б. ф~ Для построения нагрузочпой прямой можно воспользоваться методикой, приведенной при анализе режима туннельного диода (рис. 3.11 б). Для этого на гори-,ф, зоитальной осн нужно отложить напряжение источника Е, а на вертикальнои оси — ток короткого замыкания Е/К.„. Прямая, соединяющая эти точки, и являет- йэ' ся нагрузочпой прямой.
Пересечение пагрузочпой прямой с вольт-амперцыми характеристиками фотодиода позволяет определить напряжение на нагрузке Л,. Для 'ев) этого нужно из точек пересечения восстановить перепендикуляры до пересечения с горизонтальной осью. Эти точки пересечения и дают значение напряжения на нагрузке. Из приведенное о на рис. 3.14 6 построения следует, что при отсутствии освещения напряжение на фотодиоде будет максимальным В"мм„. При увеличении освещения ток в фотодиоде возрастает, а напряжение на нем падает.
Напряжение на Лекция 3. Специальные типы лолуп оводииковых диодов в) 1114. сксма аклггг юнна фоголнола с нагрузкой 1а), лог;грг е~гне нагрузонной каракгсрнсзнкн гв) н .*рафик наггрюкеггна на нагр,зке Гв) ," еузке определяется как разность напряжения источника питания и напряжения :фстодиоде бг =Е-бге фяк зависимости бг„=г(Ф) приведен на рис. 3.14 в ;.'Фотодиоды находят применение как приемники оптического излучения. Ос- 'зьщи характеристиками фотодиодов являются: диапазон олин волн принима- 'езге,излучения, интегральная чувствительность я„темновой ток 1, постоянная ' "геня т. Большинство фотодиодов работает в широком диапазоне длин волн "яйлямого, так и невидимого излучения Ы=0,4...2мкм. Иьпегральная чув- ""'' дпьность зависит от площади р-л-перехода и может изменяться в пределах 'Щх„: 1мкА/лгокс. Темновой ток обычно невелик и имеет значение 1О '..
1мкА. -",;: 'Обозначение фотодиодов состоит из букв ФД и порядкового номера разра ' 1, Например, фотодиод ФД24К имеет интегральную чувствительность "мкАглк и темцовой ток 1мкА. В связи со сравнительно небольшим уровнем "' едкого сигнала фотодиоды обычно работают с усилителем. Усшгитель может в)1)ьо внешним и интегрированным вместе с фотоприемником. з,'::::;:Сгвегловэлугагогяие диоды (СИД) преобразуют электрическую энергию в светог1яре(шлучение за счет рекомбинации электронов и дырок.
В обычных диодах ,$~йцбииация (объединение) электронов и дырок происходит с выделением тепла, ',"е;::без светового излучения. Такая рекомбинация вызывается фононпой. В СИД , "'обладает рекомбинация с излучением света, которая называется фотонной. '.,::,нчно такое изггучение бывает резонансным и лежит в узкой полосе частот.
гк '.-изменения длины волны излучения можно менять материал, из которого явег)еегсвяен светодиод, или изменять ток. На рис. 3.15 а показано схематическое ;3ревражепие светодиода, а на рис. 3.15 б приведены спектральные характеристи'-,';я))) излучения.
41 Рлздеа 1. Элементы злектро1люй техники б) Ф ) ссный СИД паста 0,4 Рнс. З.М Услоаное схематнчесхое 1ыображеннс сае1олнола 1а) н спехсраланые харахсернсхнан юлучення 1б) Для изготовления светодиодов наиболее часто использучот фосфид . нллия иля арсенид галлия. Для диодов видимого излучения часто используют фосфид-а1жснид ~аллия. Из отдельных светодиодов собирают блоки и матрицы, которые ги.
зволяют высвечивать изображения букв и цифр. Илжсекс1ишнса|й лазер — зто диод с монохрома ги еским излучением. Когерентное монохроматическое излучение обсспе швается стимулнрованной фотопноя рекомбинацией, которая возникает при инжекции носителей заряда при определенном токе. Минимальный ток.
при котором преобладает стимулировсышая ' фотонная рекомбинация, называется пороговым. При увеличении тока выше порогового значения происходит ухудшение монохромязн ~еского излучения. Лекция 4. Биполярные транзисторы Устройство и принцип действия биполярного транзистора. Биполярным трав- ' зистором называется полупроводниковый прибор, имеющий два взаимодействующих между собой р-л-перехода.
Технология изготовления биполярных трапзнстороя,' может быть различ1юй — сплавление, диффузия, эпитаксия, — что в значитель- -: ной мере определяет характеристики прибора. В зависимости от последовательности чередования областей с разлисшыя':: типом проводимости различают и-р-и-транзисторы н р-л-р-транзисгоры. Упрс:,': щенное устройство плоскостного яр-и-транзистора приведено на рис. 4,1 а, его:.,'. условное обозначение — па рис. 4.1 б, а схема замещения -- на ргс. 4.1 в. Аналсч-:: гичные представления для р-л-р-транзистора приведены па рис.
4.1 н, с), е. Средняя часть рассматриваемых структур называется базой, одна йрайяы:! область --. коллектором, а другая — - змиттером. В несимметричных структурах! Лекция 4. Бивеля ные т анзисто ы в) б) К э к тт' Р ззг Б Е, е) !4,Л Устройство с-тмв.травзисгора 1ва его схематическое изображеиие (б1 и схема звмегиеиия (вр ;„;Затройство р-я-р-~ра1сзистора 1гь его схематическое изображсиие 1д) и схема замеизсиия 1е) "" трод базы располагается ближе к эмиттеру, а ширина базы зависит от частот"'го,днашпона транзистора и с повышением частоты уменьшается.
В зависимос- : 'Ш полярности напряжений, приложенных к электродам транзистора, различа,'тсле~цлдие режимы его работы: линейный (усилительный), насыщения, отсечки ,' влверсный. -„! В линейном режиме работы транзистора эмиттерный переход смещен в пряваправлении, а коллекторный — - в обратном. В режиме насыщения оба пере""да смещены в прямом направлении, а в режиме отсечки — в обратном.
И, 'Конец, в инверсном режиме коллекторный переход смещен в прямом направле"''н,-а знишерпый — в обратном. Кроме рассмотренных режимов возможен еще """ва режим, который является не рабочим, а аварийным — это режим пробоя. =;";; Работа транзистора основана на управлении токами электродов в зависимо':"ст прршоженных к его переходам напряжений.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
