14-04-2020-ЭЛЕКТРОНИКА-1.1-ГЛАЗАЧЕВ (1171923), страница 13

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 13)

Глазачев, В.П. Петрович. Электроника 1.1. Конспект лекцийe2ae2i1e2a3udUdвe2b2idRdu1бVD1Te2bia1udia2idVD2Idгадi1Рис. 2.24. Однофазный двухполупериодный выпрямитель со средней точкойМощности трансформатораP2  2E2 I 2  1,74Pd ;P1  E1I1  1,23 Pd ;(2.22)(2.23)P PPрасч  1 2  1,48Pd .2(2.24)2.10.3. Однофазная мостовая схемаСхема представляет собой мост из вентилей VD1  VD4 (рис. 2.

25, а), в одну диагональ которого включена нагрузка, а в другую – переменное напряжение e2 . В положительном полупериодеe2бi1u1VD4VD1e2 VD3VD2TRdаidud23udUdвidгРис. 2.25. Однофазный мостовой выпрямительia1  ia3 ia2  ia4 ia1  ia3Idоткрыты вентили VD1  VD3 , в отрицательном – VD2  VD4 . Ток в нагрузке протекает в одном и томже направлении в течение обоих полупериодов, поэтому эта схема, так же как и предыдущая, относится к двухполупериодным схемам выпрямления.43А.В. Глазачев, В.П. Петрович. Электроника 1.1. Конспект лекцийСиловой трансформатор здесь не является принципиально необходимым и нужен только для создания требуемой величины напряжения e2 на входе выпрямителя, соответствующего заданной величине выпрямленного напряжения U d , а также для обеспечения гальванической развязки междупитающей сетью и нагрузкой выпрямителя.На рис.

2.25, б, в, г, д представлены временные диаграммы для однофазной мостовой схемывыпрямителя.Для этой схемы выпрямителя при условии допущений п. 2.10.1 справедливы следующие соотношения:Ud 12 E2 sin d 0Id 2 2 E2 0,9 E2 ,Ud,Rdiпр max 2 E2,Rd(2.25)(2.26)(2.27)Iiпр ср  d ,2(2.28)U обр max  2 E2 ,(2.29)kп  0,66 ,(2.30)i2 i1 2 E2sin θ ,Rd1k трi2 ,(2.31)(2.32)P1  E1I1  1,23Pd ,(2.33)P2  E2 I 2  1,23Pd ,(2.34)P P(2.35)Pрасч  1 2  1,23Pd .2Аналогичным образом строятся более сложные схемы многофазных выпрямителей.2.10.5.

Параметрический стабилизатор напряженияКак уже отмечалось выше, применение стабилитронов связано с особенностью обратной ветви ихвольт-амперной характеристики изменяться в большом диапазоне обратных токов при незначительномизменении напряжения на участке пробоя. Это свойство стабилитронов широко используется в устройствах, называемых стабилизаторами напряжения.Таким простейшим устройством является параметрический стабилизатор постоянного напряжения (рис.

2.26). При увеличении входного напряжеRб Iния Uвх от нуля пропорционально возрастаетнапряжение на нагрузке U вых . Когда входноеVDнапряжение достигнет напряжения пробоя стабиU вхRн U нI стIнлитрона, он открывается и в его цепи появляется токI ст . Дальнейшее увеличение входного напряженияРис. 2.26. Параметрический стабилизатор напряженияприведёт лишь к увеличению тока стабилитрона, анапряжение на нём, а, следовательно, и напряжение на нагрузке U вых будут теперь оставаться почти неизменными, а разница между входным напряжением и выходным будет падать на балластном сопротивлении Rб .44А.В. Глазачев, В.П. Петрович. Электроника 1.1. Конспект лекцийНа рис. 2.27 представлены:Rб  VD  Rн вольт-амперная характеристикаUU вх maxстабилитрона( VD ),вольтамперная характеристика сопротивления нагрузки ( Rн ), их реU вхU вх номзультирующаявольт-ампернаяRбхарактеристика ( Rн  VD ), вольтRнамперная характеристика балластного сопротивления ( Rб ) и,U вх minнаконец,суммарнаявольтамперная характеристика всегоU выхустройства.VDUвых maxПосколькумаксимальноеVD  RнU вых minзначениетокастабилитронаограничено егодопустимымнагревом на уровне I ст max , томаксимальное значение входногонапряжения ограничено величиI ст max II ст minI ст номной U вх max .

Минимальное знаРис. 2.27. Стабилизация напряжениячение входного напряжения, очевидно, ограничено напряжением пробоя стабилитрона U проб . Тогда за номинальное значение входного напряжения U вх н следует принять середину участка между U вх max и U вых min .По вольт-амперной характеристике находим, соответственно, Uвых max и U вых min , а серединамежду ними соответствует U вых н . Очевидно, что при отклонении входного напряжения на U вх , выходное напряжение изменится на значительно меньшую величину U вых , т.е.

имеет место стабилизация напряжения. Качество стабилизатора напряжения оценивается коэффициентом стабилизации kст :U вх U вых U вых н U вхU вхk ст :.(2.36)U вх н U вых нU вх н U выхU выхМожно показать, что k ст  Rб, т.е. коэффициент стабилизации параметрического стабилизаRнтора в основном определяется соотношением сопротивления балластного резистора Rб и сопротивления нагрузки Rн .Контрольные вопросы1. Что называется полупроводниковым диодом?2. Какая область полупроводникового диода называется эмиттером?3.

Какая область полупроводникового диода называется базой?4. Напишите уравнение вольт-амперной характеристики полупроводникового диода?5. Как влияет повышение температуры на прямую ветвь вольт-амперной характеристики полупроводникового диода?6. Перечислите и объясните отличия в свойствах и параметрах кремниевых и германиевых выпрямительных диодов.7. Какие процессы происходят в базе диода в импульсном режиме работы?8. Что такое стабилитрон?9. Что такое туннельный диод?10.

Что такое обращенный диод?11. Почему в варикапах используется только барьерная ёмкость и не используется диффузионная ёмкость?12. Что такое выпрямитель?45А.В. Глазачев, В.П. Петрович. Электроника 1.1. Конспект лекций13.14.15.16.Поясните принцип действия однофазного однополупериодного выпрямителя.Поясните принцип действия однофазного двухполупериодного выпрямителя со средней точкой.Поясните принцип действия однофазного мостового выпрямителя.Что такое стабилизатор напряжения?3. БИПОЛЯРНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ3.1. Структура и основные режимы работыБиполярный транзистор (обычно его называют просто транзистором) – это полупроводниковыйприбор с двумя или более взаимодействующими выпрямляющими электрическими переходами,предназначенный для усиления и генерирования электрических сигналов.Транзистор (полупроводниковый триод) был создан американскими учеными Дж. Бардином,У.

Браттейном и У. Шокли в 1948 году. Это событие имело громадное значение для полупроводниковой электроники. Транзисторы могут работать при значительно меньших напряжениях, чем ламповыетриоды, и не являются простыми заменителями последних, а их можно использовать помимо усиления и генерирования сигналов переменного тока в качестве ключевых элементов.

Определение «биполярный» указывает на то, что работа транзистора связана с процессами, в которых принимают участие носители заряда, как электроны, так и дырки.Структура биполярного транзистора изображена на рис. 3.1. Он представляет собой монокристаллполупроводника, в котором созданы три области с чередующимися типами электропроводности. На границах этих областей возникают электронно-дырочные переходы. От каждой области полупроводникасделаны токоотводы (омические контакты). Среднюю область транзистора, расположенную между электронноКПЭПдырочными переходами, называют базой (Б).

Примыкаюpnpщие к базе области обычно делают неодинаковыми. ОднуКЭиз областей делают так, чтобы из неё наиболее эффективнопроходила инжекция носителей заряда в базу, а другую –так, чтобы p–n-переход между базой и этой областьюнаилучшим образом собирал инжектированные в базу ноБсители заряда, то есть осуществлял экстракцию носителейРис. 3.1. Схематическое изображение структурызаряда из базы.биполярного транзистораОбласть транзистора, основным назначением которой является инжекция носителей заряда в базу, называют эмиттером (Э), а p–n-переход междубазой и эмиттером – эмиттерным (ЭП). Область транзистора, основным назначением которой является собирание, экстракция носителей заряда из базы, называют коллектором (К), а p–n-переходмежду базой и коллектором – коллекторным (КП).

В зависимости от типа электропроводности крайних слоев (эмиттера и коллектора) различают транзисторы p–n–p и n–p–n типа. В обоих типах транзисторов физические процессы аналогичны, они различаются только типом инжектируемых и экстрагируемых носителей и имеют одинаково широкое применение.ЭЭККНа принципиальных электрических схемахтранзисторы изображают условными графическимиобозначениями, представленными на рис.

3.2.КонструктивнобиполярныетранзисторыББоформляютсявметаллических,пластмассовыхилиабкерамических корпусах (рис. 3.3, а).Рис. 3.2. Условные обозначения транзисторов:а – транзистор p–n–p типа; б – транзистор n–p–n типаПри работе транзистора к его электродам прикладываются напряжения от внешних источниковпитания. В зависимости от полярности напряжений, приложенных к электродам транзистора, каждыйиз p–n-переходов может быть смещен в прямом или в обратном направлении, исходя из этого, возможны четыре режима работы транзистора (табл. 3.1).46А.В.

Глазачев, В.П. Петрович. Электроника 1.1. Конспект лекцийаВыводэмиттераpGenpInNiWВыводколлектораInNiЭмиттерныйпереходЭмиттерЭБКоллекторныйпереходБазаКоллекторВывод базыКбРис. 3.3. Общий вид (а) и конструктивное оформление одного из биполярных транзисторов (б)Таблица 3.1.Режимы работы биполярного транзистораЭмиттерный переходКоллекторный переходРежим работытранзисторапрямоеобратноеактивный(усилительный)прямоепрямоенасыщенияобратноеобратноеотсечкиобратноепрямоеинверсныйЕсли на эмиттерном переходе напряжение прямое, и он инжектирует носители в базу, а наколлекторном переходе напряжение обратное, и он собирает носители из базы, то такое включениетранзистора называют нормальным, а транзистор работает в активном (усилительном) режиме.В режиме насыщения оба p–n-перехода включены в прямом направлении, переходы насыщены подвижными носителями заряда, их сопротивления малы.В режиме отсечки оба p–n-перехода включены в обратном направлении.

В электродах транзистора протекают тепловые токи обратновключенных переходов.Если же на коллекторном переходе напряжение прямое, и он инжектирует носители в базу, ана эмиттерном переходе напряжение обратное, и он осуществляет экстракцию носителей из базы, тотакое включение транзистора называют инверсным, а транзистор работает в инверсном режиме.При инверсном включении транзистора необходимо учитывать следующие особенности:1. Поскольку эмиттерный переход по площади меньше, чем коллекторный, то из того количества носителей, которые инжектируются коллекторным переходом, меньшее количество собираетсяэмиттерным переходом, что снижает величину тока этого перехода.2.

Это приводит к изменению заряда носителей в базе и, следовательно, к изменению барьерной ёмкости переходов, т.е. к изменению частотных свойств транзистора.3. При меньшей площади эмиттерного перехода необходимо снижать величину его тока, чтобы оставить прежней температуру нагрева полупроводниковой структуры.3.2.

Физические процессы в биполярном транзистореФизические процессы в биполярном транзисторе при усилении электрических сигналов рассмотрим на примере рис. 3.4. К транзистору подключают два источника ЭДС: E1 – ЭДС источника47А.В. Глазачев, В.П. Петрович. Электроника 1.1. Конспект лекцийвходного сигнала, и E2 – ЭДС источника питания (мощного источника).Э pp КЭДС E1 подключается так, чтобыэмиттерный переход был смещен впрямом направлении, а ЭДС E2IкIэдолжна смещать коллектор-ный переход в обратном направле-нии. Тогда при отсутствии тока в цепи источIэnБ I кбоRнника входного сигнала (во входнойI б рек Iбцепи транзистора) нет тока и в цепи  источника питания (в выходной цепи). Строго говоря, в выходной цепиE1будет протекать очень маленький токE2– обратный ток закрытого коллекторРис.

Характеристики

Список файлов учебной работы