Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Выберите тип работыЧасть дипломаДипломная работаКурсовая работаКонтрольная работаРешение задачРефератНаучно - исследовательская работаОтчет по практикеОтветы на билетыТест/экзамен onlineМонографияЭссеДокладКомпьютерный набор текстаКомпьютерный чертежРецензияПереводРепетиторБизнес-планКонспектыПроверка качестваЭкзамен на сайтеАспирантский рефератМагистерская работаНаучная статьяНаучный трудТехническая редакция текстаЧертеж от рукиДиаграммы, таблицыПрезентация к защитеТезисный планРечь к дипломуДоработка заказа клиентаОтзыв на дипломПубликация статьи в ВАКПубликация статьи в ScopusДипломная работа MBAПовышение оригинальностиКопирайтингДругое

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

Трансформатор служит для понижения входного напряжения  до значения .              U₂                                                                      

                                                                                                

                          0  +                                     t                                                                                     

                                                                                                                              

Т

                                                      

                              I_Д            

                                  

                                                                                                                    

                          0                                               t              

                              U_ВЫХ

                  заряд                                                                                        

                                               разряд                                             

                          0                                                t                                                                                              

                             

При положительной полуволне напряжения  диод находится под прямым напряжением, сопротивление диода мало, через него протекает ток , который создает на нагрузке падение напряжения  (закон Ома). При отрицательной полуволне напряжения  диод находится под обратным напряжением, его сопротивление велико, через диод ток не протекает. При этом и падение напряжения на нагрузке будет .

Таким образом, через диод и нагрузку протекает пульсирующий ток (то он есть, то его нет).

Для сглаживания пульсаций параллельно сопротивлению нагрузки  подключают блокировочный конденсатор .

Механизм сглаживания пульсаций:

При положительной полуволне конденсатор быстро заряжается через малое сопротивление открытого диода.

При отрицательной полуволне конденсатор медленно разряжается через относительно большое сопротивление нагрузки.

В результате выходное напряжение приближается к постоянному напряжению.

Чем больше емкость блокировочного конденсатора и чем больше сопротивление нагрузки, тем меньше пульсации.

Емкость блокировочного конденсатора выбирается из условия: реактивное сопротивление конденсатора должно быть много меньше сопротивления нагрузки, т.е. .

В электронной технике понятие «много» означает на порядок, поэтому данное неравенство можно переписать: .

Учитывая, что , получим: .

Отсюда выражаем  или

 , где

 

Таким образом, зная частоту входного сигнала и сопротивление нагрузки, легко определить емкость блокировочного конденсатора.

 

Конденсатор пропускает переменный ток и не пропускает постоянный.

 

Докажем это. Для постоянного тока , следовательно, реактивное сопротивление конденсатора в этом случае будет стремиться к бесконечности, а через бесконечно большое сопротивление ток протекать не может.

 

Стабилитрон

Стабилитрон – это полупроводниковый диод, у которого обратная ветвь ВАХ используется для стабилизации напряжения.

Рабочим участком стабилитрона является область электрического пробоя, а рабочим напряжением – напряжение пробоя.

В качестве стабилитронов используют кремниевые диоды, обладающие бо́льшей устойчивостью к тепловому пробою.

         Обозначение:              Пример: КС182А

         ВАХ стабилитрона:

                                                       I_ПР

                                                                                       

                                                                       

                                                                                              

                   U_ОБР   U_{СТ НОМ} 0     1В     U_ПР                                                                                    

                                                                                                                                          

                                                          I_{СТ НОМ}                         

                                                                     

                                                                               

                                                              

                                                        I_ОБР

 

Одним из характерных параметров стабилитрона является температурный коэффициент напряжения стабилизации:

- напряжение стабилизации при температуре ;

- напряжение стабилизации при температуре ;

  - разность температур.

 показывает относительное изменение напряжения стабилизации при изменении температуры на 1К.

 бывают больше и меньше нуля. Обычно используют стабилитроны с , работающие на лавинном пробое.

Иногда в качестве рабочего участка стабилитрона используется прямая ветвь ВАХ, имеющая  - такие стабилитроны называются стабисторами.

Для компенсации температурных изменений последовательно со стабилитроном включают 1 или несколько стабисторов:

             - стабилитрон ( )

             - стабистор ( )    

Созданные по данному принципу стабилитроны называются прецизионными (например, КС191А). Прецизионные стабилитроны обладают высокой температурной стабильностью и высокой точностью стабилизации. Используются они в качестве источников опорного (эталонного) напряжения в цифровых схемах.

Вместо стабистора можно использовать обычный выпрямительный диод, у которого прямая ветвь ВАХ также имеет .

Применение стабилитронов:

· Стабилизаторы напряжений.

· Источники опорного напряжения в цифровых схемах.

Фотодиод

Фотодиоды – это полупроводниковые диоды, преобразующие световую энергию в энергию электрическую.

Обозначение:

Изготавливают фотодиоды из германия и кремния. Работает фотодиод при обратном включении.

Устройство:

P-n переход помещается в металлический корпус со стеклянным окном.

Принцип работы:

Принцип работы фотодиода основан на внутреннем и внешнем фотоэффекте. Когда диод не освещен, в цепи протекает обратный темновой ток небольшой величины . При освещении фотодиода происходит фотогенерация пар НЗ (т.е. возникает внутренний фотоэффект – валентные электроны, получив световую энергию фотонов, переходят из ВЗ в ЗП). Проводимость диода при этом возрастает, следовательно, возрастает обратный ток фотодиода до значения . Разность между световым и темновым токами называется фототоком:

Фотодиод может включаться в схему как с внешним источником питания (фотодиодный режим), так и без него (ве́нтильный режим).

 

(Используется при слабых световых        (Используется при мощных  

потоках)                                                         световых потоках, например,

                                                                     солнечное излучение)

hν

Рассмотрим фотодиодный режим:

                                        p                    n

                                                                                                                

                                 ННЗ Ө                                              

                                                                                                           

                                     Е_ВН        ННЗ                                     

                                                                                                       

                                Е_ВНЕШН                                                                  

UОБР

                                                                                                     

 

 

а) Пусть имеется поток фотонов с энергией . Образовавшиеся за счет фотогенерации НЗ диффундируют к переходу. Суммарное поле перехода ( ) является ускоряющим для ННЗ, поэтому ННЗ перебрасываются полем в соседние области, образуя световой ток .

б) Пусть освещение перехода отсутствует. В этом случае фотогенерация также будет отсутствовать, поэтому через переход суммарным полем будут перебрасываться в небольшом количестве ННЗ, образованные за счет генерации, и через диод будет протекать темновой ток  небольшой величины.

 Рассмотрим ве́нтильный режим:

В этом режиме будут происходить те же самые процессы, что и в фотодиодном режиме, только переброс ННЗ через переход будет осуществляться исключительно за счет внутреннего поля .

Применение фотодиодов:

· В вычислительной технике фотодиоды используют в устройствах ввода-вывода информации, т.к. фотодиоды обладают хорошей развязкой между входом и выходом (отсутствует электрическая связь между входом и выходом).

· В кино-, фото-аппаратуре.

· В оптронах в качестве фотоприёмников.

· Вентили – в качестве солнечных батарей.

 

Светодиод

Светодиоды – это полупроводниковые диоды, преобразующие электрическую энергию в световую.

Обозначение:                           Пример: АЛ102Б, АЛ307А

Светодиоды работают при прямом включении.

 

Принцип работы:

Под действием прямого напряжения ОНЗ диффундируют в соседние области, где они рекомбинируют с зарядами противоположного знака. Рекомбинация сопровождается переходом электронов из ЗП в ВЗ. При этом выделяется энергия в виде квантов излучения .

                               W(эВ)                                                                                                   

                                           Ө                                                                   

                         W_П                                                                                                         

                                                 hv                                                            

                          W_В                                                                                                             

                                                                                                                          

                                                      

Для получения видимого излучения, необходимо, чтобы ширина запрещенной зоны находилась в пределах:  .

Отсюда видно, что германий и кремний для изготовления светодиодов непригодны, т.к. они имеют ширину запрещенной зоны меньшую, чем необходимо для видимого излучения ( ).

Для изготовления светодиодов применяется фосфид галлия ( GaP ), карбид кремния ( SiC ), тройные соединения, называемые твердыми растворами и состоящими из галлия, алюминия и мышьяка ( Ga , Al , As ) или галлия, мышьяка, фосфора ( Ga , As , P ).

 Внесение в полупроводник некоторых примесей позволяет получить свечение различного цвета.

Кроме светодиодов, дающих видимое свечение, используются светодиоды инфракрасного излучения на основе арсенида галлия ( GaAs), у которого . Они применяются в фотореле, различных датчиках, пультах, входят в состав некоторых оптронов.

Конструктивно светодиоды выполняются:

· В непрозрачных корпусах с линзой, обеспечивающей направленное излучение.

· В прозрачном пластмассовом корпусе, создающем рассеянное излучение.

· В бескорпусном варианте.

Применение:

Индикация, реле, датчики, пульты.

 

Транзисторы

Биполярные транзисторы

Биполярный транзистор – это полупроводниковый прибор с двумя взаимодействующими p-n переходами и тремя выводами.

 

Биполярным транзистор называется потому, что его работа основана на использовании носителей заряда обоих знаков (электронов и дырок).

 

Биполярные транзисторы бывают p-n-p и n-p-n проводимости. В транзисторах p - n - p проводимости стрелка направлена к базе, основными носителями заряда являются дырки. В транзисторах n - p - n проводимости стрелка направлена от базы, основными носителями заряда являются электроны. И в том, и в другом случае стрелка указывает направление эмиттерного тока.

Обозначение:

 

Если транзистор рассматривать как узловую точку, тогда справедлив 1-й закон Кирхгофа (сумма входящих токов равна сумме выходящих), т.е.:

 

  – основное уравнение транзистора

Из этого выражения вытекает: - это максимальный ток транзистора.

                                         

 Назначение областей транзистора