Электроника_Книга (852903), страница 12
Текст из файла (страница 12)
Лампа HL2 включится (рисунок 5.7).На интервале 1–2 (рисунок 5.6, а) на переход jЭ VT1 подано прямое смещение и по цепи: нижняя точка uВХ, эмиттер VT1, база VT1,R1, верхняя точка uВХ потечет ток, который будет являться током базыIБ1 (рисунок 5.8). Транзистор VT1 открывается и переводит VT1 из области отсечки в область насыщения. Сопротивление Э–Б–К VT1 падает практически до нуля, и в цепи: «+»EK, эмиттер VT1, коллекторVT1, HL1, «–»EK потечет достаточно большой ток IК1, под действиемкоторого HL1 включается.Открытие VT1 приводит к тому, что параллельно входной цепиVT2 (эмиттер VT2, база VT2, R2) включается практически нулевое сопротивление VT1 в направлении Э–Б–К.
А так как ток в параллельных ветвях распределяется обратно пропорционально сопротивлениям этих ветвей, то весь ток будет протекать по отрытому транзисторуVT1, а по базе VT2 IБ2 = 0 (рисунок 5.8). Следовательно, транзисторVT2 закроется, и ток его коллектора IК2 = 0. Лампа HL1 погаснет.81Рисунок 5.8 ― Схема по рисунку 5.6, б на интервале 1–2На рисунке 5.9, а приведена схема сторожевого устройства с проволочной петлей, а на рисунке 5.9, б – его исполнительный орган. Входсхемы зашунтирован токопроводящей петлей, роль которой можетвыполнять медная проволока, натянутая по периметру какого-либоохраняемого объекта.абРисунок 5.9 ― Схемы сторожевого устройства с проволочной петлей (а)и его исполнительного органа (б)Сопротивление медной петли (сотые доли Ом) много меньше сопротивления перехода jЭ (десятки Ом).
Поэтому, если петля не разорвана (рисунок 5.10, а), то весь ток от источника EK протекает попетле, а не по входной цепи VT (эмиттер VT, база VT). Следователь82но, ток базы IБ = 0, транзистор закрыт и находится в области отсечки. По обмотке реле К ток также равен нулю, и поэтому контактыреле К1 разомкнуты.абРисунок 5.10 ― Принцип работы сторожевого устройства с замкнутой (а)и разомкнутой (б) проволочной петлейПри разрыве петли (рисунок 5.10, б) ток от источника EK потечетпо входной цепи VT (эмиттер VT, база VT).
Ток базы IБ = IБ НАС, транзистор откроется и перейдет в область насыщения. По обмотке релеК потечет достаточно большой ток, что вызовет замыкание контактовреле К1. Таким образом, будет подано напряжение на исполнительный орган и возникнет световой или звуковой сигнал тревоги.5.6 Вопросы для самоконтроля1. Ключевой режим работы транзистора. Устройства, в которыхтранзистор работает в КР.2. Механический аналог транзистора при работе его в КР.3. Области на выходных характеристиках, в которых транзистор работает в КР.4.
Как перевести транзистор из области отсечки в область насыщения и наоборот. Какое направление полярности относительнодруг друга должны иметь напряжения смещения и входных сигналов?5. Величины тока базы и тока коллектора при работе транзисторав КР.836. Схема импульсного усилителя с источником смещения. Формавходного сигнала в этой схеме.7. Схема импульсного усилителя без источника смещения. Формавходного сигнала в этой схеме.8. Рабочие точки транзистора в КР на входной характеристике.9. Рабочие точки транзистора в КР на выходной характеристике.10. Построение диаграмм токов и напряжений на элементах схемыс источником смещения.10.1.
Входного напряжения uВХ.10.2. Напряжения смещения uСМ.10.3. Результирующего входного напряжения uВХ РЕЗ.10.4. Областей работы транзистора.10.5. Напряжения на резисторе uR.10.6. Напряжения на коллекторе uK.11. Форма входного сигнала и схема импульсного усилителя для переключения ламп.12. Работа схемы импульсного усилителя для переключения ламп.12.1. При положительной полярности входного сигнала.12.2. При положительной полярности входного сигнала.13. Схема сторожевого устройства с проволочной петлей.14.
Работа схемы сторожевого устройства с проволочной петлей.14.1. При замкнутой петле.14.2. При разомкнутой петле.15. В соответствии с заданным вариантом выбрать из приложенияБ схему импульсного усилителя, изучить и дать подробное описание работы этой схемы.846 ПОЛЕВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ6.1 Общие сведения о полевых транзисторах (ПТ)Полевым транзистором (ПТ) называется полупроводниковый прибор, у которого управление потоком основных носителей заряда осуществляется электрическим полем.
В англоязычной литературе ПТназывают транзисторами типа FET (Field Effect Transistor — полевогодействия транзистор).В схемах ПТ выполняют ту же роль, что и биполярные. Они могутработать как в усилительном, так и в ключевом режимах. В настоящее время ПТ все чаще вытесняют биполярные.Главная особенность ПТ состоит в том, что их цепь управленияизолирована от выходной цепи р-n переходом, включенным в обратном направлении, или диэлектриком. Поэтому усилительный каскад,выполненный на ПТ, обладает очень высоким входным сопротивлением (10 6 … 1015 Ом), что позволяет подавать на его вход сигналыот источников с большим внутренним сопротивлением.
При этомвходной ток усилителя настолько мал (10–6 А), что считается равнымнулю. И если в биполярных транзисторах для изменения выходного тока приходится менять ток управления, то в ПТ – управляющеенапряжение. Протекание рабочего тока в полевом транзисторе обусловлено носителями заряда только одного знака (электронами илидырками), поэтому их иногда называют униполярными.По типу основных носителей ПТ подразделяются на транзисторыс каналом р-типа (в проводимости участвуют только дырки) и транзисторы с каналом n-типа (в проводимости участвуют только электроны).По конструктивному выполнению делятся на два вида: ПТ суправляющим р-n переходом и ПТ с изолированным затвором.
Последние нашли широкое применение как основные элементы для создания устройств для переработки (микропроцессоры) и хранения(флеш-накопители) информации.856.2 Полевые транзисторы с управляющим р–n переходом6.2.1 Устройство и принцип действияРассмотрим устройство и принцип действия ПТ с управляющимр–n переходом на примере ПТ с каналом р-типа (рисунок 6.1).Он состоит из кремниевой пластины р-типа, края которой имеютвысокую (р++), а середина низкую (р+) концентрации примесей. Наторцы пластины нанесены металлические слои – электроды.
Одиниз них называется истоком (И), другой — стоком (С) (см. рисунок6.1). Исток и сток выполняют в ПТ такую же функцию, как эмиттери коллектор в биполярном (см. раздел 3), исток испускает носителизаряда (в данном случае дырки), а сток их принимает. Середина пластины с низкой концентрацией примесей (р+) называется каналом,длина которого на рисунке 6.1 обозначена lК, а высота – hК.Вдоль средней части канала на небольшую глубину введен полупроводник другого типа проводимости (в данном случае n-типа)с высокой концентрацией примесей (n--), на который также нанесенметаллический электрод называемый затвором (3).
Затвор выполняетв ПТ такую же функцию, что и база в биполярном, то есть его назначение регулировать поток основных носителей от истока к стоку.Рисунок 6.1 — Структурная схема полевого транзистора с управляющимр–n переходом и каналом р-типаПринцип работы ПТ основан на прохождении тока по каналу,проводящее сечение которого зависит от величины запирающего86слоя р–n перехода, созданного в месте контакта канала (р+) и затвора (n--).Запирающий слой, который возникает в месте контакта р– и n–полупроводников (см. подраздел 1.3), практически полностью лишенподвижных носителей заряда, так как состоит из неподвижных положительно или отрицательно заряженных атомов (рисунок 1.5, а).Поэтому его проводимость будет так же мала, как и у полупроводника с собственной проводимостью.Если подать на исток «+», а на сток «–» (рисунок 6.2), то по каналу потечет ток, обусловленный основными носителями, в данномслучае дырками.
Величина его будет зависеть от проводящего сечения канала, который, в свою очередь, определяется величиной запирающего слоя в месте контакта истока и затвора.Если на р–n переходе «исток–затвор» напряжение отсутствует, тов нем возникает запирающий слой, вызванный хаотичным движением основных носителей (см. п. 1.3.1). При этом запирающий слой оченьмал, и поэтому в электропроводимости может участвовать практически все сечение канала (рисунок 6.2, а).
Ток, протекающий от истокак стоку (IС), имеет максимальное значение, и ПТ считается открытым.При подаче на р–n переход «исток–затвор» обратного напряжения – «+» на затвор (n-область) и «–» на исток (р-область), равного UЗИ1 (рисунок 6. 2, б), ширина запирающего слоя dр–n возрастает.Таким образом сечение канала, которое может участвовать в электропроводимости, а следовательно, и ток, протекающий от истока кстоку, уменьшатся.Несимметрия запирающего слоя относительно вертикальной осиобъясняется тем, что на сток, относительно затвора, подается еще более «–» потенциал, чем на исток. Это приводит к тому, что на величину запирающего слоя оказывает влияние и напряжение UСИ, которое,складываясь с UЗИ, уменьшает токопроводящее сечение канала приприближении к стоку. Поэтому при одном и том же UЗИ, но при неодинаковых UСИ (UСИ1 < UСИ2) сечение канала, используемое для электропроводности, будет различным (рисунок 6.2, б и в).При увеличении напряжения UЗИ до определенной величины, которая называется напряжением отсечки UЗИ ОТС (рисунок 6.2, г), запирающий слой полностью перекроет токопроводящее сечение канала(dр–n = hК).
В этом случае ток от истока к стоку будет близок к нулю,а ПТ считается закрытым.Таким образом, изменяя входное напряжение UЗИ от 0 до UЗИ ОТС,можно менять сопротивление ПТ в направлении «исток–сток» практически от нуля до бесконечности.87абU1UCU =0CU =UIIlвUlг2UCU =U1CU =UI =0Ildp-ndp-nldp-n hKРисунок 6.2 – Перекрытие токопроводящего канала запирающим слоемв полевом транзисторе с управляющим р–n переходом и каналом р-типапри различных значениях напряжения «затвор–исток»:UЗИ = 0 (а), 0 < UЗИ1 < UЗИ ОТС (б, в), UЗИ ≥ UЗИ ОТС (г)Носителями электричества в ПТ с управляющим р–n переходоми каналом р-типа являются дырки. Электроны в электропроводимости данного типа транзисторов не участвуют.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
