Електроніка та мікропроцесорна техніка
Фізичні властивості електроніки. Електрофізичні властивості напівпровідників. Пасивні елементи електроніки, коливальні контури, їх використання. Кремнієві стабілітрони: будова, принцип дії, галузі використання. Напівпровідникові діоди, схеми з’єднання.
Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
Вид | учебное пособие |
Язык | украинский |
Дата добавления | 16.10.2009 |
Размер файла | 7,5 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Основною характеристикою варикапа є залежність його ємності від величини зворотної напруги (вольт-фарадна характеристика). Типова характеристика показана на мал. 9.15. Залежно від призначення величина номінальної ємності варикапів може бути в межах від декількох пікофарад до сотень пікофарад.
Мал. 9.15. Залежність ємності варикапа від величини зворотної напруги.
Мал. 9.16. Схеми електронної настройки коливальних контурів
Залежність ємності варикапа від прикладеної напруги визначається технологією виготовлення р - п-переходу.
Параметри варикапів:
Номінальна ємність - ємність між виводами варикапа при номінальній напрузі зсуву.
Максимальна ємність - ємність варикапа при заданій мінімальній напрузі зсуву.
Мінімальна ємність - ємність варикапа при заданій максимальній напрузі зсуву.
Коефіцієнт перекриття - відношення максимальної ємності діода до мінімальної.
Добротність - відношення реактивного опору варикапа до повного опору втрат, зміряне на номінальній частоті при температурі 20° С.
Максимально допустима напруга - максимальне миттєве значення змінної напруги, що забезпечує задану надійність при тривалій роботі.
Температурний коефіцієнт ємності (ТКЕ) - відношення відносної зміни ємності при заданій напрузі до того, що викликав його абсолютній зміні температури навколишнього середовища.
Максимально допустима потужність - максимальне значення потужності, що розсіюється на варикапі, при якому забезпечується задана надійність при тривалій роботі.
Основне застосування варикапа - електронна настройка коливальних контурів. На рис, 9.16, а приведена схема включення варикапа в коливальний контур. Контур утворений індуктивністю і місткістю варикапа Св. Розділовий конденсатор Ср служить для того, щоб індуктивність не шунтувала варикап по постійному струму. Ємність конденсатора Ср повинна бути в декілька десятків разів більше ємності варикапа.
Дана схема має істотний недолік - напруга високої частоти впливає на варикап, змінюючи його ємність. Це веде до розладу контура. Включення варикапів по схемі, показаній на мал. 9.16, б, дозволяє значно зменшити розлад контура при дії змінної напруги. Тут варикапи включені по високій частоті послідовно назустріч один одному. Тому при будь-якій зміні напруги на контурі ємність одного варикапа збільшується, а іншого зменшується. По постійній напрузі варикапи включені паралельно.
Найбільший випрямлений струм - найбільше допустиме середнє значення випрямленого струму за період.
Пряме падіння напруги - напруга на діоді при встановленому випрямленому струмі, що протікає через нього .
Найбільша зворотна напруга - напруга, яка може бути прикладене до діода у зворотному напрямі протягом тривалого часу без небезпеки порушення нормальної роботи діода.
Найбільший зворотний струм - струм через діод у зворотному напрямі при прикладеному до нього найбільшій допустимій зворотній напрузі.
Найбільша допустима потужність розсіювання - допустиме значення розсіюваної потужності, при якій забезпечується задана надійність при тривалій роботі діода.
Діапазон частот - смуга частот, в межах якої випрямлений струм, діода не зменшується нижче заданого рівня.
Контрольні запитання:
1. Які використовуються способи з'єднання діодів при розробці схем випрямлячів?
2. Що таке варикап?
3. Будова та призначення варикапа?
4. Які основні параметри варикапа?
Інструкційна картка №6 для самостійного опрацювання навчального матеріалу з дисципліни «Основи електроніки та мікропроцесорної техніки»
І. Тема: 2 Електронні прилади
2.2 Напівпровідникові діоди
Мета: Формування потреби безперервного, самостійного поповнення знань; розвиток творчих здібностей та активізації розумової діяльності.
ІІ. Студент повинен знати:
- Призначення та конструкцію світлодіода;
- Призначення та конструкцію фотодіода;
- Маркування.
ІІІ. Студент повинен уміти:
- Визначати приналежність елемента за його умовними позначеннями;
- Використовувати при побудові схем фото- та світлодіоди.
ІV. Дидактичні посібники: Методичні вказівки до опрацювання.
V. Література
VІ. Запитання для самостійного опрацювання:
1. Фотодіоди, світлодіоди
2. Їх будова, принцип дії, маркування
VІІ. Методичні вказівки до опрацювання: Теоретична частина.
VІІІ. Контрольні питання для перевірки якості засвоєння знань:
1. Що називають фотодіодом?
2. Що таке світлодіод?
3. Принцип роботи та призначення фото- та світло діодів?
4. Яким чином відбувається маркування?
ІХ. Підсумки опрацювання
Підготував викладач: Бондаренко І.В.
Теоретична частина: Напівпровідникові діоди
План:
1. Фотодіоди, світлодіоди
2. Їх будова, принцип дії, маркування
Література
1. Фотодіоди, світло діоди
Напівпровідниковий фотодіод - це напівпровідниковий діод, зворотний струм якого залежить від освітленості. Зазвичай як фотодіод використовують напівпровідникові діоди з p-n переходом, який зміщений у зворотному напрямі зовнішнім джерелом живлення.
При поглинанні квантів світла в p-n переході або в прилеглих до нього областях утворюються нові носії заряду. Неосновні носії заряду, що виникли в областях, прилеглих до p-n переходу на відстані, що не перевищує дифузійної довжини, дифундують в p-n перехід і проходять через нього під дією електричного поля. Тобто зворотний струм при освітленні зростає. Поглинання квантів безпосередньо в p-n переході приводить до аналогічних результатів. Величина, на яку зростає зворотний струм, називається фотострумом.
Властивості фотодіода можна охарактеризувати наступними характеристиками.
а) вольт-амперна характеристика фотодіода є залежністю світлового струму при незмінному світловому потоці і темнового струму Iтемн від напруги.
б) світлова характеристика фотодіода, тобто залежність фотоструму від освітленості, відповідає прямій пропорційності фотоструму від освітленості. Це обумовлено тим, що товщина бази фотодіода значно менше дифузійної довжини неосновних носіїв заряду. Тобто практично всі неосновні носії заряду, що виникли в базі, беруть участь в утворенні фотоструму.
г) спектральна характеристика фотодіода - це залежність фотоструму від довжини хвилі падаючого світла на фотодіод. Вона визначається з боку великих довжин хвиль шириною забороненої зони, при малих довжинах хвиль великим показником поглинання і збільшення впливу поверхневої рекомбінації носіїв заряду із зменшенням довжини хвилі квантів світла. Тобто короткохвильова межа чутливості залежить від товщини бази і від швидкості поверхневої рекомбінації. Положення максимуму в спектральній характеристиці фотодіода сильно залежить від ступеня зростання коефіцієнта поглинання.
д) постійна часу - це час, протягом якого фотострум фотодіода змінюється після освітлення або після затемнення фотодіода в е разів (63%) по відношенню до сталого значення.
е) темновоє опір - опір фотодіода у відсутність освітлення.
ж) інтегральна чутливість
з) інерційність.
Існує 3 фізичних чинника, впливаючих на інерційність:
1) час дифузії або дрейфу нерівноважних носіїв через базу t ;
2) час прольоту через p-n перехід
3) час перезарядки бар'єрної ємкості p-n переходу, що характеризується постійною часу RСбар .
Товщина p-n переходу, залежна від зворотної напруги і концентрації домішок в базі, зазвичай менше 5 мкм. RCбар визначається бар'єрною ємкістю p-n залежною від напруги і опору бази фотодіода при малому опорі навантаження в зовнішньому ланцюзі. Величина RСбар порядка декілька наносекунд.
Світлодіод - це напівпровідниковий прилад, що здатен перетворювати електричну енергію безпосередньо у світлову. За своєю структурою, світлодіод подібний до звичайного напівпровідникового діоду, так само як і будь який напівпровідниковий діод, світлодіод має властивість односторонньої електропровідності, але, при протіканні електричного струму у "прямому" напрямі, на кристалі, в зоні контакту напівпровідників різного типу провідності, виникає світіння. Довжина світлової хвилі, яку ми сприймаємо як колір, залежить лише від структурних та хімічних особливостей напівпровідників. Ніякі зміни характеристик струму живлення світлодіода ( сила струму, частота, напруга ) не можуть вплинути на довжину хвилі випромінюваного світла.
Та немає таких обмежень, які б не спробувала здолати конструкторська думка. Ніщо не заважає розмістити у одному корпусі кілька кристалів з різним кольором світіння. Першими були створені двокольорові світлодіоди. Конструктори скористались тим, що світлодіод здатен проводити струм лише у одному напрямі, розмістивши на одній основі два кристали, під'єднані до виводів живлення зустрічно.
Зі зміною полярності живлення змінюється колір світіння з червоного на зелений. Здатність ока утримувати зорові образи, на якій побудована техніка кіно і телебачення, дозволила підбираючи співвідношення тривалостей імпульсів протилежної полярності змінювати пропорції червоного та зеленого отримуючи проміжні кольори як видно з діаграми кольорів, це всі відтінки жовтого.
Діаграма кольорів також показує, що отримати біле світло можна змішуючи світло червоного, зеленого та синього світлодіодів, проблема лише в тому, що сині світлодіоди до недавнього часу було неможливо виготовити.
Нині проблема вирішена, серійно виробляються світлодіодні RGB сборки , так звані RGB світлодіоди , але їх сфера використання в основному багатокольорові дисплеї та рекламні табло.
Технологічно виявилось можливим виготовити світлодіоди жовтого кольору світіння, діаграма кольорів підказує можливість отримання білого світла змішуючи жовте з синім.
Необхідність використання кількох кристалів суттєво здорожує технологію.
Тому найбільшого розповсюдження серед світлодіодів білого світіння набули світлодіоди з люмінофорним покриттям, саме вони стоять у всіх китайських ліхтариках, саме ці світлодіоди мають на увазі кажучи про "білі світлодіоди". Головна перевага світлодіодів з люмінофорами - їх дешевизна.
За принципом дії такі світлодіоди подібні до люмінесцентних ламп. На кристал фіолетового, або ультрафіолетового світлодіода наноситься покриття люмінофору, що під дією ультрафіолетового випромінення починає світитися сам, але вже білим світлом. Зрозуміло, так само як вигоряє люмінофор люмінесцентних ламп, зменшуючи світловіддачу, вигоряє і люмінофор світлодіода. Фактично, світлодіоди невисокої якості за 2 - 3 місяці зменшують світловіддачу вдвоє.
Ознакою гарної якості є рівномірність нанесення шару люмінофору та його хімічна чистота. Якщо з десятка вибраних світлодіодів половина відрізняється відтінками кольору, висока ймовірність того, що зв'язуватись з цією партією не варто.
Друга важлива складова - електричні та теплові параметри. Якщо через світлодіод пропускати більший струм, ніж той на який він розрахований, світлодіод світитиме яскравіше, але внаслідок виділення тепла кристал швидко деградує. Замість сотень тисяч годин світлодіод пропрацює десятки, поступово втрачаючи яскравість.
У бідь якому разі над яскраві світлодіоди не є джерелами холодного світла, не зважаючи на відсутність в них ниті розжарювання - вони нагріваються під час роботи. Ефективність тепловідведення дуже важлива для світлодіода. Цю особливість слід враховувати при проектуванні.
Ще одна відмінність світлодіоду віл звичайних ламп розжарювання - виражена нелінійність вольт - амперної характеристики. Невеличкі зміни напруги живлення призводять до значних коливань струму.
2. Їх будова, принцип дії, маркування
Тип светодиода |
Колір корпуса або мітка на корпусі Цвет корпуса или метка на корпусе |
Мітка біля анода (+) Метка у анода (+) |
Мітка біля катода (-) Метка возле катода (-) |
||
Д9Б |
- -- |
червоне кільце красное кольцо |
- -- |
||
Д9В |
- -- |
оранжеве або червоне + оранжеве кільце оранжевое или красное + оранжевое кольцо |
- -- |
||
Д9Г |
- -- |
жовте або червоне + жовте кільце желтое или красное + желтое кольцо |
- -- |
||
Д9Д |
- -- |
біле або червоне + біле кільце белое или красное + белое кольцо |
- -- |
||
Д9Е |
- -- |
блакитне або червоне + блакитне кільця голубое или красное + голубое кольца |
- -- |
||
Д9Ж |
- -- |
зелене або червоне + зелене кільце зеленый или красный + зеленый кольцо |
- -- |
||
Д9И Д9Ы |
- -- |
два жовті кільця две желтые кольца |
- -- |
||
Д9К |
- -- |
два білі кільця два белые кольца |
- -- |
||
Д9Л |
- -- |
два зелені кільця два зеленые кольца |
- -- |
||
Д9М |
- -- |
два блакитні кільця два голубые кольца |
- -- |
||
КД102А |
- -- |
зелена крапка зеленая точка |
- -- |
||
КД102Б |
- -- |
синя крапка синяя точка |
- -- |
||
2Д102А |
- -- |
жовта крапка желтая точка |
- -- |
||
2Д102Б |
- -- |
оранжева крапка оранжевый точка |
- -- |
||
КД103А |
чорний черный |
синя крапка синяя точка |
- -- |
||
КД103Б |
зелений зеленый |
жовта крапка желтая точка |
- -- |
||
2Д103А |
- -- |
біла крапка белая точка |
- -- |
||
КД105Б |
крапка відсутня точка отсутствует |
біла або жовта смуга белая или желтая полоса |
- -- |
||
КД105В |
зелена крапка зеленая точка |
біла або жовта смуга белая или желтая полоса |
- -- |
||
КД105Г |
червона крапка красная точка |
біла або жовта смуга белая или желтая полоса |
- -- |
||
КД105Д |
біла або жовта крапка белая или желтая точка |
біла або жовта смуга белая или желтая полоса |
- -- |
||
КД208А |
жовта крапка желтая точка |
чорна, зелена або жовта крапка черная, зеленая или желтая точка |
- -- |
||
КД209А |
- -- |
чорна, зелена або жовта крапка черная, зеленая или желтая точка |
- -- |
||
КД209Б |
біла крапка белая точка |
чорна, зелена або жовта крапка черная, зеленая или желтая точка |
- -- |
||
КД209В |
чорна крапка черная точка |
чорна, зелена або жовта крапка черная, зеленая или желтая точка |
- -- |
||
КД209Г |
зелена крапка зеленая точка |
чорна, зелена або жовта крапка черная, зеленая или желтая точка |
- -- |
||
КД221А |
- -- |
блакитна крапка голубая точка |
- -- |
||
КД221Б |
біла крапка белая точка |
блакитна крапка голубая точка |
- -- |
||
КД221В |
чорна крапка черная точка |
блакитна крапка голубая точка |
- -- |
||
КД221Г |
зелена крапка зеленая точка |
блакитна крапка голубая точка |
- -- |
||
КД221Д |
бежева крапка бежевая точка |
блакитна крапка голубая точка |
- -- |
||
КД221Е |
жовта крапка желтая точка |
блакитна крапка голубая точка |
- -- |
||
КД226А |
- -- |
- -- |
оранжеве кільце оранжевое кольцо |
||
КД226Б |
- -- |
- -- |
червоне кільце красное кольцо |
||
КД226В |
- -- |
- -- |
зелене кільце зеленое кольцо |
||
КД226Г |
- -- |
- -- |
жовте кільце желтое кольцо |
||
КД226Д |
- -- |
- -- |
біле кільце белое кольцо |
||
КД226Е |
- -- |
- -- |
блакитне кільце голубое кольцо |
||
КД243А |
- -- |
- -- |
фіолетове кільце фиолетове кольцо |
||
КД243Б |
- -- |
- -- |
оранжеве кільце оранжевое кольцо |
||
КД243В |
- -- |
- -- |
червоне кільце красное кольцо |
||
КД243Г |
- -- |
- -- |
зелене кільце зеленое кольцо |
||
КД243Д |
- -- |
- -- |
жовте кільце желтое кольцо |
||
КД243Е |
- -- |
- -- |
біле кільце белое кольцо |
||
КД243Ж |
- -- |
- -- |
блакитне кільце голубое кольцо |
||
КД247А |
- -- |
- -- |
два фіолетові кільця два фиолетовые кольца |
||
КД247Б |
- -- |
- -- |
два оранжеві кільця два апельсина кольца |
||
КД247В |
- -- |
- -- |
два червоні кільця две красные кольца |
||
КД247Г |
- -- |
- -- |
два зелені кільця два зеленые кольца |
||
КД247Д |
- -- |
- -- |
два жовті кільця две желтые кольца |
||
КД247Е |
- -- |
- -- |
два білі кільця два белые кольца |
||
КД247Ж |
- -- |
- -- |
два блакитні кільця два голубые кольца |
||
КД410А |
- -- |
червона крапка красная точка |
- -- |
||
КД410Б |
- -- |
синя крапка синяя точка |
- -- |
||
КД509А |
- -- |
синє вузьке кільце голубое узкое кольцо |
синє широке кільце синее широкое кольцо |
||
2Д509А |
- -- |
синя крапка и вузьке кільце синяя точка и узкое кольцо |
синє широке кільце синее широкое кольцо |
||
КД510А |
- -- |
два зелені вузькі кільця два зеленые узкие кольца |
зелене широке кільце зеленое широкое кольцо |
||
2Д510А |
- -- |
зелена крапка зеленая точка |
зелене широке кільце зеленое широкое кольцо |
||
КД521А |
- -- |
два сині вузькі кільця два синие узкие кольца |
синє широке кільце синее широкое кольцо |
||
КД521Б |
- -- |
два сірі вузькі кільця два серые узкие кольца |
сіре широке кільце серое широкое кольцо |
||
КД521В |
- -- |
два жовті вузькі кільця две желтые узкие кольца |
жовте широке кільце желтое широкое кольцо |
||
КД521Г |
- -- |
два білі вузькі кільця два белые узкие кольца |
біле широке кільце белое широкое кольцо |
||
КД522А |
- -- |
чорне широке кільце черное широкое кольцо |
чорне вузьке кільце черное узкое кольцо |
||
КД522Б |
- -- |
чорне широке кільце черное широкое кольцо |
два чорні вузькі кільця две черные узкие кольца |
||
2Д522Б |
- -- |
чорне широке кільце черное широкое кольцо |
чорна крапка черная точка |
||
КДС111А |
червона крапка красная точка |
- -- |
- -- |
||
КДС111Б |
зелена крапка зеленая точка |
- -- |
- -- |
||
КДС111В |
жовта крапка желтая точка |
- -- |
- -- |
||
КЦ422А |
- -- |
- -- |
чорна крапка черная точка |
||
КЦ422Б |
біла крапка белая точка |
- -- |
чорна крапка черная точка |
||
КЦ422В |
чорна крапка черная точка |
- -- |
чорна крапка черная точка |
||
КЦ422Г |
зелена крапка зеленая точка |
- -- |
чорна крапка черная точка |
Контрольні запитання:
1. Що називають фотодіодом?
2. Що таке світлодіод?
3. Принцип роботи та призначення фото- та світло діодів?
4. Яким чином відбувається маркування?
Інструкційна картка №7 для самостійного опрацювання навчального матеріалу з дисципліни «Основи електроніки та мікропроцесорної техніки»
І. Тема: 2 Електронні прилади
2.3 Транзистори. Тиристори
Мета: Формування потреби безперервного, самостійного поповнення знань; розвиток творчих здібностей та активізації розумової діяльності.
ІІ. Студент повинен знати:
- Як впливає температура на роботу транзистора;
- Вплив частоти на транзистор;
- Переваги та недоліки роботи транзистора в ключовому режимі.
ІІІ. Студент повинен уміти:
- Вибирати транзистори, на які впливає температура та частота;
- Застосовувати транзистор в режимі ключа.
ІV. Дидактичні посібники: Методичні вказівки до опрацювання.
V. Література: [2, с. 134-139].
VІ. Запитання для самостійного опрацювання:
1. Температурні і частотні характеристики транзисторів.
2. Транзистор у режимі ключа.
VІІ. Методичні вказівки до опрацювання: Теоретична частина.
VІІІ. Контрольні питання для перевірки якості засвоєння знань:
1. Який має вплив температура на роботу транзистора?
2. Частотні властивості транзистора?
3. В чому суть роботи транзистора в ключовому режимі?
ІХ. Підсумки опрацювання:
Підготував викладач: Бондаренко І.В.
Теоретична частина: Транзистори. Тиристори
План:
1. Температурні і частотні характеристики транзисторів.
2. Транзистор у режимі ключа.
Література
1. Температурні і частотні характеристики транзисторів
Діапазон робочих температур транзисторів, що визначається властивостями р-п переходів, такий же, як і у напівпровідникових діодів. Особливо сильно на роботу транзисторів впливає нагрів і менш істотно - охолоджування (до - 60°С). Дослідження показують, що при нагріві від 20 до 60° З параметри площинних транзисторів змінюються таким чином: rк падає приблизно удвічі, rб - на 15-20%, а rе зростає на 15-20%. Уявлення про вплив нагріву на h- параметри дають графіки мал. 7.17, а, побудовані для малопотужного площинного транзистора, включеного по схемі із загальною базою. Окрім зміни значення основних параметрів транзистора, нагрів викликає зсув вихідних характеристик і зміна їх нахилу (мал. 7.17, б), що також порушує нормальну роботу приладу.
Мал. 7.17. Вплив температури на h-параметри малопотужного площинного транзистора (а) і форму його вихідних характеристик (б)
Особливо істотний вплив на роботу транзистора при нагріві надає струм Iкбо. Наближене значення струму при нагріві можна визначити з рівності
де Iкбоt , - величина Iкбо при підвищеній температурі; IкБон - величина Iкбо при нормальній температурі (20 °С); Д - різниця температур при нагріві транзистора.
Для практичних розрахунків можна прийняти, що при підвищенні температури на кожні 10°С струму Iкбо зростає приблизно удвічі.
Нестабільність режиму транзистора, обумовлена струмом Iкбо дуже істотна, оскільки зворотний струм колектора в значній мірі впливає на струми емітера і колектора, а, отже, на підсилювальні властивості транзистора.
Найчастіше для роботи при підвищених температурах застосовуються кремнієві транзистори. Гранична робоча температура у цих приладів складає 125...150°С. З цією ж метою використовується і ряд нових напівпровідникових матеріалів, з яких особливий інтерес представляє карбід кремнію. Прилади, виготовлені на карбіді кремнію, зможуть нормально працювати до температур 500...600°С.
На частотні властивості транзисторів більший вплив роблять ємності р-п переходів. Із збільшенням частоти опір ємності зменшується і шунтуюча дія ємностей зростає. Тому Т-образна еквівалентна схема транзистора на високих частотах, окрім чисто активних опорів rе, rб і rк, містить ємності Се і Ск, що шунтують емітерний і колекторний переходи. Особливо шкідливий вплив на роботу транзистора надає ємність Ск оскільки на високих частотах опір ємності 1/щ0СК виявляється значно менше, ніж опір rк, і колекторний перехід втрачає свої основні властивості. В даному випадку вплив ємності Ск аналогічно впливу ємності, що шунтує р-п перехід в площинному напівпровідниковому діоді.
Другою причиною погіршення роботи транзистора на високих частотах є відставання по фазі змінного струму колектора від змінного струму емітера. Це обумовлено інерційністю процесу проходження носіїв заряду через базу від емітерного переходу до колекторного, а також інерційністю процесів накопичення і всмоктування зарядів в базі.
Час прольоту носіїв через базу фпр у звичайних транзисторів складає приблизно 0,1 мкс. Звичайно, це час дуже мало, але на частотах порядку одиниць - десятків мегагерц стає помітним деяке зрушення фаз між змінними складовими струмів Іе і Ік. Це приводить до збільшення змінного струму бази і, як наслідок, до зниження коефіцієнта посилення по струму.
Це явище ілюструється векторними діаграмами, приведеними на мал. 7.18. Перша з них відповідає низькій частоті, на якій всі струми практично співпадають по фазі, а коефіцієнт с має найбільшу величину.
Мал. 7.IS. Векторні діаграми струмів транзистора на різних частотах фаз ф між цими струмами.
Оцінюючи частотні властивості транзистора, слід враховувати також, що дифузія процес хаотичний. Неосновні носії зарядів, інжектовані емітером в базу, пересуваються в ньому різними шляхами. Тому носії, бази, що одночасно увійшли до області, досягають колекторного переходу в різний час. Таким чином, закон зміни струму колектора може не відповідати закону зміни струму емітера, що приводить до спотворення підсилюваного сигналу.
Необхідно відзначити, що із збільшенням частоти коефіцієнт с зменшується значно сильніше, ніж б. Коефіцієнт б знижується лише унаслідок впливу ємності Ск, а на величину с впливає, окрім цього, ще і зрушення фаз між Ік і Іе. Отже, схема із загальною базою має кращі частотні властивості, чим схема із загальним емітером.
Для визначення коефіцієнтів посилення потоку на частоті f можуть бути використані формули:
Для розширення частотного діапазону транзисторів необхідно збільшувати швидкість переміщення неосновних носіїв зарядів через базу, зменшувати товщину шару бази і колекторну ємність. При виконанні цих умов транзистори (наприклад, дрейфові) можуть успішно працювати на частотах близько десятків і сотень мегагерц.
2. Транзистор у режимі ключа
Найважливішими елементами сучасних схем автоматики і електронних обчислювальних машин є пристрої релейного типу. Головна особливість їх полягає в тому, що під впливом вхідного сигналу режим роботи таких пристроїв різко (стрибкоподібно) міняється. Це дозволяє здійснювати перемикання, або комутацію, різних електричних ланцюгів схеми.
Перемикаючі пристрої релейного типу володіють двома стійкими положеннями, які можуть розглядатися як положення «включено» і «вимкнено». По аналогії з двійковим численням в математиці, в якому існує тільки два дискретні значення «0» і «1», такі пристрої часто називаються також двійковими елементами.
Транзистор є одним з найбільш поширених елементів безконтактних перемикаючих пристроїв. Режим роботи транзистора в перемикаючому пристрої зазвичай називають ключовим. Цей режим характерний тим, що транзистор в процесі роботи періодично переходить з відкритого стану (режиму насичення) в замкнуте (режим відсічки) і навпаки, що відповідає двом стійким станам перемикаючого пристрою.
На мал. 7.19 зображена проста схема ключа на транзисторі рпр, включеному по схемі із загальним емітером.
Замикання транзистора (режим відсічки) спостерігається у тому випадку, коли обидва р-п переходи (емітерний і колекторний) закриті. Для цього достатньо, щоб зворотна напруга на цих переходах була близька до нуля (близько 0,05...0,1 В). З схеми мал. 7.19 видно, що для замикання транзистора типу рпр потрібно подати на його вхід таку напругу, щоб потенціал бази був вищий за потенціал емітера, тобто щоб напруга між базою і емітером задовольняла нерівність UБЕ?0 (для транзисторів типу npn ознака цієї нерівності буде зворотною).
Напруга на колекторі замкнутого транзистора рівна
де IкБо- зворотний струм колектора.
У замкнутому стані транзистор може знаходитися необмежено довго. Вивести його з цього стійкого стану можна тільки за рахунок зовнішніх дій, наприклад шляхом подачі на вхід транзистора типу рпр запускаючого імпульсу негативної полярності.
Мал. 7.19. Ключова схема на транзисторі
Другим стійким станом є режим насичення відкритого транзистора.
Мал. 7.20. Графічне пояснення роботи транзистора в ключовому режимі: І - режим відсічки; // - активний режим; /// - режим насичення
Насичення наступає у тому випадку, коли обидва р-п переходи транзистора відкриті.
На мал. 7.20, а приведені вихідні статичні характеристики транзистора із загальним емітером. У сімействі цих характеристик проведена пряма навантаження АВ, що виражає залежність струму колектора від напруги на колекторі. Величина струму колектора визначається головним чином величиною струму бази: чим більше струм бази (вхідний струм), тим більше струм колектора. При деякому значенні струму бази колекторний струм досягає максимальної величини Ікмах. Така величина колекторного струму відповідає робочій точці А на мал. 7.20, а. При подальшому збільшенні струму бази струм колектора практично залишається незмінним. Тому струм отримав назву струму насичення і позначається Ікнас. Величина струму насичення відкритого транзистора може бути знайдена по формулі
Струму насичення колектора відповідає величина струму насичення бази
де в - коефіцієнт посилення транзистора по струму.
З мал. 7.20, а видно, що в області насичення (поблизу точки А) напруги між колектором і емітером, як і напруги між будь-якими іншими виводами транзистора, близькі до нуля.
На мал. 7.20, б показана залежність струму колектора від струму бази . З цього малюнка видно, що характеристика має злами на межах області замикання (відсічки) і насичення. Це сприяє чіткішій роботі перемикаючого пристрою. Слідує, проте, мати на увазі, що під час переходу транзистора з одного стійкого стану в інше можливі перехідні процеси, що спотворюють форму імпульсних струмів і напруги в ланцюгах транзистора. На мал. 7.21 приведені тимчасові діаграми, що ілюструють характер зміни колекторного струму під впливом імпульсного вхідного сигналу прямокутної форми.
Мал. 7.21. До пояснення перехідних процесів при роботі транзистора в режимі ключа
Якість транзисторного ключа визначається швидкістю перемикання, тобто часом його переходу з одного стану в інше. Чим вище частотні властивості транзистора, тим вище його швидкодія і тим краще він працює в ключовому режимі.
Контрольні запитання:
1. Який має вплив температура на роботу транзистора?
2. Частотні властивості транзистора?
3. В чому суть роботи транзистора в ключовому режимі?
Інструкційна картка № 8 для самостійного опрацювання навчального матеріалу з дисципліни «Основи електроніки та мікропроцесорної техніки»
І. Тема: 2 Електронні прилади
2.3 Транзистори. Тиристори
Мета: Формування потреби безперервного, самостійного поповнення знань; розвиток творчих здібностей та активізації розумової діяльності.
ІІ. Студент повинен знати:
- Що собою являє польовий транзистор;
- Принцип роботи ПТ;
- Графічні позначення;
- Основні характеристики ПТ.
ІІІ. Студент повинен уміти:
- Вибирати транзистори;
- Застосовувати польові транзистори.
ІV. Дидактичні посібники: Методичні вказівки до опрацювання.
V. Література: [3, с. 44-49].
VІ. Запитання для самостійного опрацювання:
1. Польові транзистори.
VІІ. Методичні вказівки до опрацювання: Теоретична частина.
VІІІ. Контрольні питання для перевірки якості засвоєння знань:
1. На чому ґрунтується принцип роботи уніполярних транзисторів?
2. Які бувають типи польових транзисторів?
3. Їх принцип роботи?
4. Як графічно позначаються польові транзистори?
ІХ. Підсумки опрацювання:
Підготував викладач: Бондаренко І.В.
Теоретична частина: Транзистори. Тиристори
План:
1. Польові транзистори.
Література
1. Польові транзистори
До класу уніполярних відносять транзистори, принцип дії яких ґрунтується на використанні носіїв заряду лише одного знаку (електронів або дірок). Керування струмом в силовому колі уніполярних транзисторів здійснюється зміною провідності каналу, через який протікає струм під впливом електричного поля. Тому уніполярні транзистори ще називаються польовими (ПТ).
Розрізняють ПТ з керуючим р-п переходом (з затвором у вигляді р-п переходу) та з ізольованим затвором. Останні, в свою чергу, поділяються на ПТ із вбудованим каналом та індукованим каналом. ПТ з ізольованим затвором належать до різновиду МДН-транзисторів: конструкція «метал - діелектрик - НП». Коли в якості діелектрика використовують оксид кремнію: конструкція «метал - оксид - НП», ПТ називають відповідно МОН-транзистором.
Характерною рисою ПТ є великий вхідний опір (108 - 1014 Ом).
Широкого розповсюдження ПТ набули завдяки високій технологічності у виробництві, стабільності характеристик і невеликій вартості за масового виробництва.
Польові транзистори з керуючим р-п переходом
Конструкція та принцип дії ПТ з керуючим р-п переходом пояснюється на моделі, наведеній на рис. 2.23.
Рис. 2.23 - ПТ з керуючим р-п переходом
У такого ПТ канал протікання струму являє собою шар НП, наприклад, n-типу, вміщений між двома р-п переходами. Канал має контакти із зовнішніми електродами. Електрод, від якого починають рух носії заряду (у даному разі - електрони), називається витоком В, а електрод, до якого вони рухаються - стоком С.
НП шари p-типу, що створюють із n-шаром два р-п переходи, виконані з більш високою концентрацією основних носіїв, ніж n-шар. Обидва p-шари електрично з'єднані і мають зовнішній електрод, що називається затвором З.
Вихідна напруга підмикається між стоком і витоком, а вхідна напруга (керуюча) - між витоком та затвором, причому на затвор подається зворотна щодо витоку напруга.
Принцип дії такого ПТ полягає у тому, що зі змінами вхідної напруги змінюється ширина р-п переходів, які являють собою ділянки НП, збіднені носіями зарядів (запірний шар). Оскільки p-шар має більшу концентрацію домішки, зміна ширини р-п переходів відбувається головним чином за рахунок більш високоомного n-шару. При цьому змінюється переріз струмопровідного каналу, а отже і його провідність і відповідно вихідний струм приладу.
Особливість цього транзистора полягає у тому, що на провідність каналу впливає як керуюча напруга так і напруга Uсв.
На рис. 2.24,а зовнішню напругу прикладено лише у вхідному колі транзистора. Зміна напруги призводить до зміни провідності каналу за рахунок зміни на однакову величину його перерізу вздовж усього каналу. Та оскільки ІІСВ=0У вихідний струм /-Н).
Рис. 2.24 - Вплив напруг на провідність каналу ПТ з керуючим р-п переходом: а) при Uсв =0; б) при Uзв =0
Аналогічно працюють транзистори з каналом р-типу, лише полярність напруг повинна бути зворотною.
На рис. 2.25 наведені умовні позначення ПТ з керуючим р-п переходом.
Рис. 2.25 - Умовні позначення ПТ з керуючим р-п переходом:
а) з каналом n-типу, б) з каналом р-типу
Роботу зазначених транзисторів визначають сім'ї ВАХ двох видів: стокові і стік-затворні.
Стокові (вихідні) характеристики, наведені на рис. 2.26 показують залежність струму стоку від напруги стік-витік за фіксованої напруги затвор-витік:
Рис. 2.26 - Стокові ВАХ ПТ з керуючим p-п переходом
На ділянці 1 неробоча ділянка для випадку використання приладу у якості підсилюючого елементу. Тут його використовують як керований резистор.
На ділянці 2 робоча ділянка у режимі підсилення.
Ділянка 3 відповідає пробою приладу.
Стік-затворні (вхідні) ВАХ відображають залежність струму стоку від напруги затвор-витік за фіксованої напруги стік-витік:
Вхідна ВАХ зображена на рис. 2.27.
Рис. 2.27-Вхідна ВАХ ПТ з керуючим р-п переходом
Параметри ПТ з керуючим р-п переходом:
- максимальне значення струму стоку, сягає від десятків міліампер до одного ампера;
- максимальне значення напруги стік-витік, становить до 100 В;
- напруга відтинання ;
-внутрішнійопір;
- крутизна стік-затворної характеристики;
- вхідний опір, становить десятки мегаом.
СІТ-транзистори
У середині 70-х років минулого століття багаторічні дослідження (Японія, США) завершились створенням ПТ із статичною індукцією: СІТ-транзистора. Цей транзистор, будучи по суті ПТ з керуючим р-п переходом, є твердотільним аналогом електронновакуумної лампи - тріода, у якої вихідна характеристика при нульовому значенні сигналу керування за формою нагадує характеристику р-n переходу. З ростом від'ємного значення напруги керування характеристики зсуваються вправо.
На відміну від площинної горизонтальної конструкції ПТ з керуючим р-п переходом, СІТ-транзистор має вертикальну конструкцію. Наприклад, p-шари затвору вводяться в n-шар вертикально. Таке виконання забезпечує приладу роботу при напругах до 2000 В й частотах до 500 кГц. А розміщення на одному кристалі великого числа елементарних транзисторів з наступним їх паралельним з'єднанням забезпечує робочі струми до 500 А - це вже є силовим електронним приладом!
Крім роботи в режимі ПТ, цей транзистор може працювати і в режимі біполярного транзистора, коли на затвор подасться додатне зміщення. При цьому падіння напруги на приладі у відкритому стані зменшується.
Умовне позначення СІТ-транзистора наведене на рис. 2.28.
Рис. 2.28 - Умовне позначення СІТ-транзистора
МДН-транзистори
На відміну від ПТ з керуючим р-п переходом, у яких затвор має безпосередній електричний контакт із суміжною областю струмопровідного каналу, у МДН-транзисторів затвор, що являє собою, наприклад, алюмінієву плівку (Аl), ізольований від зазначеної області шаром діелектрика. Тому МДН-транзистори відносять до класу ПТ з ізольованим затвором. Наявність діелектрика забезпечує високий вхідний опір цих транзисторів (1012 - 1014 Ом).
Частіше у якості діелектрика використовують оксид кремнію і тоді ПТ називають МОН-транзистором (метал - окисид - НП). Такі транзистори бувають із вбудованим і індукованим каналами. Останні більш розповсюджені.
Конструкція МОН-транзистораз індукованим каналом n-типу зображена на рис. 2.29.
Рис. 2.29 - Конструкція МОН-транзистора з індукованим каналом
При позитивній напрузі на затворі відносно витоку поверхневий шар на межі НП з діелектриком збагачується електронами, які притягуються з глибини p-шару (де вони є завдяки тепловій генерації вільних носіїв заряду) до затвору: виникає явище інверсії НП у примежовій зоні, коли p-шар стає n-шаром. Таким чином, між зонами n-шарів наводиться (індукується) канал, по якому може протікати струм від стоку до витоку.
Вихідні ВАХ ПТ з ізольованим затвором подібні до ВАХ ПТ з керуючим р-п переходом, тільки характеристики проходять вище зі збільшенням напруги.
Умовні позначення МДН-транзисторів наведені на рис. 2.30.
Рис. 2.30 - Умовні позначення МДН-транзисторів з каналами: вбудованим n-типу (а); вбудованим р-типу (б); індукованим n-типу (в); індукованим р-типу (г)
ПТ широко використовують як дискретні компоненти електронних пристроїв, а також у складі інтегральних мікросхем.
Контрольні запитання:
1. На чому ґрунтується принцип роботи уніполярних транзисторів?
2. Які бувають типи польових транзисторів?
3. Їх принцип роботи?
4. Як графічно позначаються польові транзистори?
Інструкційна картка №9 для самостійного опрацювання навчального матеріалу з дисципліни «Основи електроніки та мікропроцесорної техніки»
І. Тема: 2 Електронні прилади
2.4 Електровакуумні та іонні прилади
Мета: Формування потреби безперервного, самостійного поповнення знань; розвиток творчих здібностей та активізації розумової діяльності.
ІІ. Студент повинен знати:
- Що таке розряд;
- Види розрядів у газах;
- Газорозрядні прилади.
ІІІ. Студент повинен уміти:
- Розрізняти основні газорозрядні прилади прилади.
ІV. Дидактичні посібники: Методичні вказівки до опрацювання.
V. Література: [5, с. 35-50].
VІ. Запитання для самостійного опрацювання:
1. Іонні прилади з самостійним розрядом - неонова лампа, стабілітрони, тиратрони тліючого розряду
VІІ. Методичні вказівки до опрацювання: Теоретична частина.
VІІІ. Контрольні питання для перевірки якості засвоєння знань:
1. В чому суть роботи газорозрядних приладів?
2. Які бувають розряди в газах?
3. Які прилади належать до приладів самостійного розряду?
4. Які прилади належать до приладів тліючого розряду?
ІХ. Підсумки опрацювання:
Підготував викладач: Бондаренко І.В.
Теоретична частина: Електровакуумні та іонні прилади
План:
1. Іонні прилади з самостійним розрядом - неонова лампа, стабілітрони, тиратрони тліючого розряду
Література
1. Іонні прилади з самостійним розрядом - неонова лампа, стабілітрони, тиратрони тліючого розряду
В іонних (газорозрядних) приладах, які посідають більш скромне місце в електронній техніці, ніж електровакуумні й особливо напівпровідникові прилади, однак застосовуються досить широко, електричний струм утворюється не у вакуумі, а в газовому середовищі, в умовах зіткнення електронів з молекулами газу.
Молекули газу під дією ряду причин (електричного або магнітного полів, теплового, світлового випромінювань тощо) розпадаються на іони й електрони, і газ стає провідним. Однак у природних умовах кількість електронів і іонів в одиниці об'єму газу порівняно невелика, оскільки іонізуюча дія зовнішніх факторів досить слабка, одночасно з процесом розпадання молекул (іонізацією) практично відбувається рівноцінний процес -- рекомбінація, тобто процес сполучення електронів і іонів у нейтральні молекули (деіонізація). Тому електропровідність газу в природних умовах настільки мала, що його можна вважати ізолятором. Якщо газ перебуває в розрідженому стані, то можливості для деіонізації зменшуються, оскільки тепер в одиниці об'єму міститься менше молекул, середні відстані між електронами й іонами збільшуються, отже, ймовірність їх зіткнення (а значить, і рекомбінація) різко зменшується. Крім того, кількість електронів і іонів у газі значно збільшується внаслідок штучної зовнішньої дії (наприклад, електричного поля). Обидва ці фактори, що зумовлюють електричну провідність газу, використовуються в іонних приладах.
Конструктивно іонні прилади виготовляють у вигляді герметичних балонів (звичайно скляних), усередині яких розміщені електроди. Балони заповнюють розрідженим інертним газом або парами ртуті.
Коли до електродів іонного приладу прикласти напругу, то під дією електричного поля, що утворилося, позитивно заряджені іони починають рухатися до катода, а електрони до анода. Саме так в іонних приладах утворюється електричний струм.
Сукупність процесів, пов'язаних з проходженням струму через газ, називають електричним розрядом.
Коли напруга, прикладена до електродів іонного приладу, порівняно мала, то струм, що проходить через прилад, незначний і підлягає закону Ома. Цей струм зумовлений наявністю в газі електронів і іонів за рахунок природної іонізації (під впливом зовнішніх факторів). Такий розряд називають несамостійним, оскільки він не утворюється і не розвивається, коли немає зовнішніх іонізуючих факторів. У цьому режимі значна частина електронів і іонів рекомбінує.
Коли поступово підвищувати напругу на електродах приладу, то дуже швидко настане так званий режим насичення, при якому дальше підвищення напруги вже не супроводжується підсиленням струму. Це пояснюється тим, що майже всі електрони й іони, які утворилися в цих умовах за одиницю часу, беруть участь у перенесенні електричних зарядів. Рекомбінувати встигає лише незначна частина їх. Такий розряд називають «тихим», оскільки він без видимих зовнішніх виявів, і вважають його різновидом несамостійного розряду. Якщо далі підвищувати напругу, то настає момент, коли швидкості електронів стають достатніми для розщеплення нейтральних молекул газу на електрони й іони. Починається додаткова іонізація газу, і настає режим самостійного розряду. Електрони й іони, які щойно утворилися, беруть участь в іонізації і т. д. Цей процес наростає лавиноподібно. Струм через прилад збільшується, опір середовища різко спадає, напруга на електродах дещо зменшується. Іонний прилад, як кажуть, «запалюється» (газ у балоні починає світитися) і працює далі в режимі тліючого розряду. Особливістю цього режиму є автоматичне підтримання практично сталої напруги на електродах із зміною струму через прилад у досить широких межах. Сила струму обмежується зовнішнім опором кола. Ця властивість тліючого розряду широко використовується для стабілізації напруги в радіоелектронних схемах. Електроди в режимі тліючого розряду практично не нагріваються.
Дальше підвищення напруги на електродах супроводжується бомбардуванням катода позитивно зарядженими іонами, внаслідок чого катод нагрівається і починає випромінювати електрони (термоелектронна емісія). Кількість електронів, що іонізують газ, різко збільшується, опір ділянки анод -- катод знижується і стає таким малим, що струм через прилад обмежується лише зовнішнім опором кола. Напруга на електродах приладу різко спадає. Такий розряд супроводжується яскравим свіченням газу в балоні і називається дуговим. У деяких іонних приладах спеціально встановлюють підігрівний (як в електронних лампах) катод, що дає можливість створити дуговий розряд при більш низьких напругах на електродах.
Ще один вид електричного розряду в газі -- іскровий розряд. Він утворюється при високій електричній напрузі і тиску газу, близькому до атмосферного. На початку розряду між електродами утворюється іскровий канал (проскакує іскра, яка іонізує той простір газу, в якому вона утворилася). Цей іскровий канал є мовби провідником між двома електродами іонного приладу, і коли потужність джерела енергії достатня, то в приладі починаються процеси, аналогічні процесам дугового розряду. Коли ж потужність джерела енергії мала, то із зменшенням напруги іскровий розряд припиняється.
Іонні прилади тліючого розряду
Неонова лампа (рис. 1) -- найпростіший іонний прилад--складається з балона, заповненого розрідженим інертним газом (неоном) і укріплених всередині балона двох дискових або циліндричних електродів. Характерно, що неонова лампа не має розжарюваного катода.
Коли напруга, прикладена до лампи, менша за напругу запалювання, то в лампі розряд відбувається, проте він дуже слабкий і не має практичного значення. Коли ж прикладена напруга дорівнює напрузі запалювання або, тим більше, перевершує її, то в лампі утворюється тліючий розряд, який супроводжується оранжево-червоним свіченням неону. Коли напруга на електродах лампи стане меншою від напруги гасіння лампи, тліючий розряд припиниться і лампа згасне. Напруга гасіння завжди менша від напруги запалювання.
Рис. 1. - Неонові лампи:
а -- СН-1; б -- МН-3; в -- умовне позначення на схемах.
Неонову лампу можна вмикати в коло постійного і змінного струмів, пам'ятаючи при цьому, що опір «запаленої» лампи дуже малий і різке збільшення струму через неї може призвести до утворення дугового розряду і виходу лампи з ладу. Тому послідовно з лампою вмикають опір, що обмежує силу струму.
Характерна властивість неонової лампи, яка широко використовується на практиці, полягає в тому, що в полях високої частоти ці лампи світяться без підмиканя електродів до джерел живлення, оскільки ерс, потрібна для утворення розряду в газі, створюється електромагнітним полем високої частоти. У лампі в цьому випадку утворюється високочастотний розряд. Ця особливість неонових ламп зумовила їх переважне застосування як індикаторів напруги в радіоапаратурі.
Основні технічні дані неонових ламп типів МН3, МН5, МН11 (мініатюрні неонові) відповідно такі: напруга запалювання 65, 150, 85 В; сила робочого струму 1; 0,2; 5А; строк служби 300, 500, 100 год.
Стабілітрон -- іонний стабілізатор напруги -- застосовують у мережах постійного струму, коли напругу на навантаженні треба підтримувати незмінною.
У стабілітроні всередині скляного балона (рис. 2, а), заповненого інертним газом (неоном, гелієм, аргоном) або парами ртуті, розміщено два циліндричні електроди: зовнішній -- катод 3 і внутрішній-- анод 1, а в деяких конструкціях ще й запалюючий електрод 2.
Рис. 2. Стабілітрон:
а-- будова; б -- вольт-амперна характеристика; в -- схема вмикання
Запалюючий електрод з'єднаний з катодом і забезпечує зниження напруги запалювання приладу, оскільки відстань між ним і анодом менша, ніж між катодом і анодом.
Вольт-амперна характеристика стабілітрона (рис. 2, б) показує, що, як тільки прилад «запалиться» U=Uз, напруга на електродах зменшиться до робочої Uр, а струм досягне значення /р. Характеристика відображує стабілізуючу дію приладу: зміна струму в діапазоні від Imin до Imах практично не позначається на напрузі, і його можна вважати постійним. Струм, більший за Ітах, недопустимий, оскільки прилад може перейти в режим дугового розряду, електроди розплавляться і стабілітрон вийде з ладу.
Схему вмикання стабілітрона зображено на рис. 2, в. Принцип стабілізації напруги полягає в тому, що з підвищенням напруги U0 живлення збільшується струм через баластний опір Rб і ділянку тп кола. Здавалося б, мав би збільшитися спад напруги і на резисторі Rб, і наділянні тп. Насправді ж напруга на ділянці тп майже не збільшується, оскільки відповідно до характеристики стабілітрона зміна струму майже не спричинює зміни напруги на його електродах, і через навантаження Rн проходить майже такий самий, як і раніше, струм Ін.
Стабілізатори на стабілітронах прості і досить надійні. Однак у них низький коефіцієнт корисної дії, оскільки при нормальному режимі в колі частина струму проходить через прилад.
Як приклад наведемо технічні дані стабілітронів газорозрядних типів СПП, СГ19С і СГ304С (відповідно): сила струму 5--30, 10--60 і 0,05--1,0 мА, строк служби 1000, 500 і 500 год, напруга горіння 143--155 В, 1,05--1,15 і 28,5-31,5 кВ.
Тиратрон з холодним катодом (рис. 3)--триелектродний іонний прилад тліючого розряду. Всередині балона 4, заповненого інертним газом, закріплено три електроди: катод 1 у формі закритого зверху циліндра; сітка З у вигляді шайби з отвором у центрі і анод 2 -- загострений стержень, що проходить крізь отвір у шайбі. Виводами 5 від електродів є тонкі гнучкі провідники.
Рис. 3 - Тиратрон з холодним катодом:
а -- будова тиратрона МТХ-90; б -- умовне позначення на схемах.
Сітка виконує функції пускового пристрою. На неї подається позитивна напруга (значно менша, ніж на анод), і між нею і катодом встановлюється режим так званого тихого розряду, внаслідок чого поблизу катода утворюється область іонізованого газу. До анода в цей час прикладено високу напругу, проте недостатню для того, щоб тиратрон відкрився, тобто щоб між анодом і катодом утворився тліючий розряд. Тиратрон, як кажуть, перебуває на грані спрацьовування.
Досить тепер подати на сітку запускаючий імпульс, як миттю у просторі між сіткою і катодом утворюється тліючий розряд. Внаслідок додаткової іонізації газу різко збільшується кількість вільних електронів, і, таким чином, створюються умови для утворення тліючого розряду вже на ділянці анод -- катод при тій самій анодній напрузі. Тліючий розряд ніби перекидається на анод -- тиратрон запалюється. Відразу після цього сітка втрачає свої керівні властивості, оскільки навіть негативна напруга, яку подано на неї, не може заперти тиратрон, тому що негативний заряд сітки буде нейтралізовано позитивними іонами газу, що оточують сітку. Щоб погасити тиратрон, треба зменшити анодну напругу.
Технічні дані тиратронів з холодним катодом марок МТХ-90 (малогабаритний), ТХ-2 і ТХ-5Б відповідно такі: напруга запалювання 150, 350 і 225 В, короткочасний струм анода (не менше) 8,5; 100 і 1,5 мА, довговічність 10000 спрацьовувань 500 і 5000 год.
Контрольні запитання:
1. В чому суть роботи газорозрядних приладів?
2. Які бувають розряди в газах?
3. Які прилади належать до приладів самостійного розряду?
4. Які прилади належать до приладів тліючого розряду?
Інструкційна картка №10 для самостійного опрацювання навчального матеріалу з дисципліни «Основи електроніки та мікропроцесорної техніки»
І. Тема: 2 Електронні прилади
2.4 Електровакуумні та іонні прилади
Подобные документы
Фізичні основи будови та принцип дії напівпровідникових приладів. Класифікація та характеристики підсилювальних каскадів. Структурна схема та параметри операційних підсилювачів. Класифікація генеруючих пристроїв. Функціональні вузли цифрової електроніки.
курсовая работа [845,3 K], добавлен 14.04.2010Сутність і властивості напівпровідників, їх види. Основні недоліки напівпровідникових приладів, їх типи. Характеристика двохелектродної лампи-діода, її принцип роботи. Опис тріода, транзистора. Сфера використання фоторезистора, тетрода, світлодіода.
презентация [2,5 M], добавлен 06.06.2013Ефективність електронної апаратури, процеси перетворення енергії в приладах електроніки та застосування інтегральних мікросхем. Розрахунок та визначення технічних параметрів схеми генератора трикутних напруг, сфера його застосування та принцип роботи.
курсовая работа [414,4 K], добавлен 03.12.2009Короткий огляд систем автоматизації проектування електроніки: Quartus II, KiCad, MAX + PLUS II. Розробка охоронного пристрою на основі мікроконтролера за допомогою пакету Proteus VSM. Розрахунок споживаної потужності, пошук і усунення несправностей.
курсовая работа [990,9 K], добавлен 10.05.2014Методи вирощування плівок термічного SiO2. Основні властивості диоксиду кремнію та меж розділу з напівпровідником та металом. Дослідження пористості плівок термічного SiO2. Електрофізичні характеристики структур.
дипломная работа [1,9 M], добавлен 08.08.2007Властивості напівпровідникового матеріалу в транзисторах Шотткі. Структура, принцип дії польових транзисторів із затвором. Підсилювачі потужності, генератори. Електрофізичні параметри елементів приладу. Розрахунок напруги відсікання і насичення.
курсовая работа [640,7 K], добавлен 13.12.2011Історія назви кремнію, його поширення в природі, хімічні та фізичні властивості. Основні властивості діелектрика. Отримання промислового кремнію. Виробництво напівпровідникової техніки. Розрахунок кількості заряду в залежності від площі та густини заряду.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 13.12.2013Сутність та характерні властивості гіроскопа. Характеристика і принцип дії гірокомпаса Фуко та гіростабілізатора. Гіроскопи в науці. Використання гіроскопа в смартфонах та ігрових приставках. Перспективним є напрям розвитку квантових гіроскопів.
реферат [35,7 K], добавлен 24.01.2011Методи розширення смуги пропускання вібраторних антен. Спрямовані властивості систем із двох вібраторів. Особливості конструкції та спрямованих властивостей директорних та логоперіодичних антен. Типи щілинних та рамкових випромінювачів, їх властивості.
реферат [614,8 K], добавлен 18.11.2010Структура мережі GPRS, переваги цієї технології. Склад та принцип роботи GSM /GPRS мережі, взаємодія її елементів. Особливості використання пакетної передачі для систем моніторинга. Цінові показники використання GPRS на автомобільному транспорті.
курсовая работа [300,3 K], добавлен 19.05.2011