Распределение часов курса по разделам

Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

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

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОНИКИ

Курс лекций

для студентов специальности

050702 – «Автоматизация и управление»

Өскемен

Усть-Каменогорск

2008

Министерство образования и науки Республики Казахстан

ВОСТОЧНО-КАЗАХСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им .Д. СЕРИКБАЕВА

В.А.Корнев

ЭЛЕКТРОНИКА

Курс лекций

студентов специальности 050702 – «Автоматизация и управление»

Усть-Каменогорск

2008

УДК 621.38(075.8)

Корнев В.А.Электроника: Курс лекций по дисциплине «Электроника» для студентов специальности 050702 – «Автоматизация и управление»/ВКГТУ.- Усть-Каменогорск, 2008.- 79 с

В курсе лекций по дисциплине «Электроника» изложены теоретические основы проектирования электронных устройств, приведены варианты схемных решений электронных устройств и приведены методы их расчета.

им.Д.М. Серикбаева 2008

Курс лекций по дисциплине «Основы электроники» для студентов специальности 050702 – «Автоматизация и управление» разработаны на кафедре «Приборостроение и автоматизация технологических процессов»

Обсуждено на заседании кафедры «Приборостроение и автоматизация технологических процессов»

Зав. кафедрой __________________________ А.Е. Бакланов

Протокол №_ ____ _______________2008

Одобрено Методическим советом факультета информационных технологий Председатель __________________________ А.П. Парамзин

Протокол № _____ ____ ________________2008

Разработали ____________________________ В.А.Корнев

Нормоконтролер_________________________Е.В. Петрова

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 4

1 Краткое описание курса 6

1.1 Изучаемые разделы 6

1.2 Распределение часов курса по разделам 7

1.3 Содержание дисциплины 7

2 Лекционный курс 13

2.1 Лекция 1 17

2.2 Лекция 2 19

2.3 Лекция 3 23

2.4 Лекция 4 31

2.5Лекция 5 35

2.6 Лекция 6 40

2.7 Лекция 7 44

2.8 Лекция 8 49

2.9 Лекция 9 52

2.10 Лекция 10 55

2.11 Лекция 11 58

2.12 Лекция 12 60

2.13 Лекция 13 64

2.14 Лекция 14 68

2.15 Лекция 15 74

ЛИТЕРАТУРА 81

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время практически невозможно найти сферу человеческой деятельности, особенно в системах управления, где бы не использовалась электроника. Первичная информация о состоянии процесса управления, представленная в форме электрических сигналов, вырабатываемая соответствующими датчиками подлежит усилению, фильтрации, преобразованию и т.д. Для питания электронных функциональных узлов необходимы высококачественные источники вторичного питания. В связи с тем, что сигналы, вырабатываемые датчиками, как правило, имеют низкий энергетический уровень и помехозащищенность, то возникает необходимость их предварительного усиления и фильтрации от помех. Одним из повсеместно используемых устройств является усилитель, причем, он может быть встроенным в другие электронные канала специального функционального назначения, а может быть автономным прибором. Усилитель – это электронное устройство, управляющее потоком энергии, поступающей от источника питания. Усилители по своему функциональному назначению и другим требованиям делятся на множество типов. По природе усиливаемого сигнала усилители подразделяются на: усилители постоянного тока, усилители переменного тока, усилители импульсных сигналов. По частоте усиливаемых сигналов они делятся на низкочастотные (УНЧ) от десятков герц (нижняя частота усиления- fн) до сотен килогерц (верхняя частота усиления – fв), широкополосные от сотен килогерц до десятков мегагерц, селективные усилители, усилители- формирователи и др.

К условиям применения УНЧ следует отнести диапазон изменений температур окружающей среды, в котором усилитель должен сохранять полную работоспособность, вид механических воздействий, требования к весовым и энергетическими показателями и т.д.. Так как, одно из основных требований к усилителю состоит в увеличении энергетических показателей усиливаемого сигнала, к которым относятся усиление по напряжению (току, мощности), без искажения формы сигнала, то появляется необходимость контроля степени искажения формы сигнала. Одним из источников больших нелинейных искажений на выходе усилителя является нелинейность вольтамперных характеристик транзистора. Так как датчики имеют довольно широкий спектр технических параметров, например, величина выходного сопротивления, то возникает специальное требование к высокому входному сопротивлению усилительного каскада.

Усиления сигнала, в зависимости от сформулированных требований, осуществляется в несколько этапов: предварительное усиление (усилитель малой мощности), промежуточное усиление (усилитель средней мощности) и конечное усиление мощности. Выбор электронных элементов при проектировании усилителя следует осуществлять таким образом, чтобы их параметры обеспечивали максимальную эффективность устройства по заданным характеристикам, а также его экономичность с точки зрения расхода энергии питания и себестоимости радио и электро - элементов.

Дисциплина «Основы электроники» изучается на 2 курсе студентами очной и заочной формы обучения специальности “050716 «Приборостроение»” и предполагает знакомство студентов с основными типами современных элементов электронной техники, студенты изучают основные виды полупроводниковых приборов, их особенности, характеристики, схемы включения и процессами в электрических цепях электронных устройств. Кроме того, происходит знакомство с основными понятиями микроэлектроники, особенностью изготовления и параметрами пассивных и активных элементов интегральных микросхем. Изучаются также и базовые устройства аналоговой и цифровой электроники.

1 КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ КУРСА

Изучаемые разделы

Данная дисциплина предусматривает изучение следующих разделов:

1 Физические основы полупроводниковых приборов

1.1 Электропроводность полупроводников

1.2 Свойства p-n перехода

2 Полупроводниковые приборы

2.1 Полупроводниковые диоды

2.2 Полупроводниковые стабилитроны, варикапы, диоды Шоттки, туннельные диоды, динисторы, тиристоры, оптроны.

2.3 Устройство и принцип действия биполярного транзистора

2.4 Характеристики и применение биполярного транзистора

2.5 Принцип действия и параметры полевых транзисторов

2.6 Полевые транзисторы металл - окисел - полупроводник (МОП)

3 Электронные усилители

3.1 Назначение и основные параметры электронных усилителей

3.2 Режимы работы усилителей

3.3 Порядок проектирования усилительных трактов

3.4 Усилительный каскад по схеме с общим эмиттером

3.5 Усилительный каскад с общим коллектором, дифференциальный усилитель, усилители на полевых транзисторах, схема Дарлингтона

3.6 Обратная связь в усилителях, избирательные усилители

3.7 Каскады усиления мощности, многокаскадные усилители

3.8 Частотные характеристики усилителей

4 Вторичные источники питания

4.1 Выпрямители

4.2 Параметры стабилизаторов напряжения. Параметрические стабилизаторы

4.3 Компенсационные стабилизаторы

ЛЕКЦИЯ 1

Электропроводность материалов. Электропроводность – характеризует свойства материалов проводить электрический ток. Количественно она оценивается:

1) Удельной проводимостью вещества,

2) Концентрацией свободных носителей заряда (n).

В зависимости от способности материалов проводить электрический ток они делятся на три вида:

- диэлектрики.(n≈10^-²) эл/см³

- полупроводники.10¹²<n<10¹⁶эл/см³

- проводники(n≈10¹⁹эл/см³).

Диэлектрики - вещества, которые практически не проводят электрический ток. Проводники – вещества, хорошо проводящие электрический ток. Полупроводники – вещества, нечто среднее между проводниками и диэлектриками. Структура полупроводника напоминает кристаллическую решётку алмаза. Полупроводник имеет жёсткую структуру за счёт ковалентных связей между атомами. Важнейшим свойством полупроводников является сильная зависимость их проводимости от температуры окружающей среды, светового потока (Φ), примесей, ионизирующего облучения. Для создания полупроводниковых приборов используют следующие материалы:

1) 4-х валентная группа (Ge(гелий), Si(кремний), AsGa(арсенид галия)),

2) 3-х валентная группа (Al(алюминий),B(бор),In(индий)),

3) 5-ти валентная группа (P(фосфор), As(мышьяк), Sb(сурьма)).

Все полупроводники можно разделить на две группы:

1) Чистые, (собственные, беспримесные) или полупроводники i–типа. (Вещества, состоящие из атома одного элемента)

2) Примесные полупроводники.

Атомы полупроводников располагаются в пространстве в строго определенном порядке, образуя кристаллическую решетку, которая возникает за счет объединения с атомов электронами с соседним атомом (ковалентная связь), как это показано на рисунке 1.

Рисунок 1 - Плоская графическая модель 4-х валентного полупроводника [6]

В чистом полупроводнике, при температуре абсолютного нуля (Т=0 (по Кельвину)), все электроны уходят на образование ковалентной связи, свободных электронов нет, следовательно, полупроводник является диэлектриком. При повышении температуры электроны приобретают дополнительную энергию, и некоторые из них покидают свои ковалентные связи, становясь свободными. В результате образуются два носителя свободного заряда: электрон (отрицательный заряд) и то место, которое он покинул – дырка (вакансия). Дырка имеет положительный заряд, численно равный заряду электрона (см. рис 2).

Таким образом, при повышении температуры, в полупроводнике появляются свободные носители зарядов, причем концентрация электронов в чистом полупроводнике равна концентрации дырок, т.е., n_i=p_i. Процесс образования свободного электрона и дырки называется генерацией электронно-дырочной пары. При движении электронов по объёму кристаллической решётки некоторые из них могут занимать место дырки. При этом электрон и дырка уничтожаются, что называется рекомбинацией электронно-дырочной пары.

Чистые полупроводники почти не используются, так как их проводимость сильно зависит от температуры, что позволяет использовать это свойство при создании термодатчиков. Для создания управляемых полупроводниковых приборов используются примесные полупроводники. Процесс введения примесей в полупроводник называется легированием, а примесные полупроводники – легированными. В зависимости от характера введенной примеси можно получить два типа примесных полупроводников: электронного n-типа и дырочного p-типа.

Полупроводник n-типа получают путём введения в 4-х валентный полупроводник атомов 5-ти валентной примеси. Каждый атом такой примеси создает один свободный электрон. Такая примесь называется донорная. В результате введения такой примеси полупроводник имеет следующий вид (см. рис.2). Здесь электроны – основные носители, а дырки – неосновные.

Рисунок 2 – Полупроводник с электронной проводимостью [6]

Полупроводники p-типа получают путём введения в собственный, 4-х валентный полупроводник 3-х валентной примеси. Каждый атом такой примеси отбирает электрон от соседнего собственного атома, создавая дырки. Такая примесь называется акцепторная. Плоская модель кристаллической решетки акцепторной связи представлена на рисунке 3.

Рисунок 3- Плоская модель кристаллической решетки акцепторной связи [6]

Для создания полупроводниковых приборов используются в основном примесные полупроводники, так как их проводимость определяется концентрацией примеси, а не температурой, освещенностью и прочими внешними факторами [3.4].

Токи в полупроводниках. Дрейф и диффузия. В полупроводнике возможны два механизма движения электрических зарядов:

1) Дрейф - движение носителей заряда под действием электрического поля (см. рис.4).

Рисунок 4 – Механизм дрейфа носителей заряда [6]

Ток, возникающий под действием электрического поля – дрейфовый.

2) Диффузия – движение свободных носителей заряда под действием сил, возникающих из-за их неравномерного распределения по объему материала. Процесс диффузии оценивается двумя основными параметрами:

- τ_n - время жизни избыточных, неравновесных носителей заряда. Если в какой-либо области проводника создать избыточную концентрацию n₀, а затем устранить причину её создавшую, то под действием сил диффузии, избыточная концентрация начнёт убывать, т.е., равномерно «растечется» по всему объёму. Время, за которое n₀ убывает в e раз (время за которое произойдет выравнивание), называется временем жизни неравновесных зарядов.

-диффузионная длина L_n – расстояние, на которое проникают избыточные заряды за счет диффузии.

ЛЕКЦИЯ 2

ЛЕКЦИЯ 3

ЛЕКЦИЯ 4

ЛЕКЦИЯ 5

Биполярный транзистор

Общие сведения. Биполярный транзистор – это полупроводниковый прибор с двумя p-n переходами. Транзистор называют биполярным, так как в процессе протекания электрического тока участвуют носители электричества двух знаков – электроны и дырки. Транзисторы бывают двух типов: p-n-p и n-p-n. Наиболее распространены в применении транзисторы n-p-n типа, так как они обладают рядом преимуществ. В схемах биполярные транзисторы изображаются следующим образом:

Рисунок 17 –Схемное изображение транзисторов.

Индексом "б" обозначен базовый вход, "к" обозначается коллектор, а "э" – эмиттер. Направление стрелки у эмиттера является отличительным признаком типа транзистора (п-р-п или р-п-р) и указывает направление тока эмиттерного перехода. Тогда, коллектор транзистора p-n- p-типа подключается к отрицательному полюсу источника, а коллектор транзистора n-p-n-типа к положительному. Токи и напряжения на электродах транзисторов p-n-p и n-p-n проводимостей представлены на рисунке 18.

Рис.18 – Токи и напряжения в транзисторах разной проводимости

В зависимости от того, какой из выводов транзистора является общим между входным источником сигнала и выходной цепью транзистора, существуют три основные схемы включения транзистора, а именно, с общим эмиттером (ОЭ), с общим коллектором (ОК), с общей базой (ОБ) (см. рис. 19).

а) – с общей базой; б) – с общим эмиттером; в) – с общим коллектором.

Рисунок 19 – Существующие схемы включения транзисторов

Основные сравнительные технические параметры различных схем включения транзистора приведены в таблице.1

Наиболее общим и наглядным часто применяющимся показателем свойств транзистора, являются экспериментально снятые статические вольтамперные характеристики (ВАХ). Статические характеристики представляют собой графики экспериментально полученных зависимостей между токами, протекающими в транзисторе, и напряжениями на его p-n переходах при Rн=0. Эти характеристики являются для каждого типа транзистора уникальными и приводятся в его заводских паспортных данных, а также их можно найти в справочниках по полупроводниковым приборам [3,4].

Таблица 1 - Сравнительные технические параметры различных схем включения транзистора [6]

	r_вх	r_вых	K_u	K_i	K_p	Замечания
ОЭ	среднее	высокое	Большое	Большое	Очень большое	Часто использ.
ОК	очень большое	очень низкое	1	Большое	Большое	Не часто использ.
ОБ	малое	очень высокое	Большое	1	Большое	Редко использ.

ЛЕКЦИЯ 6

ЛЕКЦИЯ 7

На биполярных транзисторах

Общие сведения и определения. Во многих областях науки и техники, и в частности, в системах управления возникает необходимость усиления некоторых электрических сигналов, которые могут быть как переменными во времени, так и относительно постоянными. Устройства, предназначенные для этих целей, называются усилителями.

Источники первичных (входных для усилителя) электрических сигналов называются датчиками, функция которых состоит в преобразовании измеряемых параметров различной физической природы в электрический сигнал. Физические принципы и конструкции датчиков довольно разнообразны, например, индукционные, индуктивные, резистивные, емкостные, пьезоэлектрические, магнитострикционные, фотоэлектрические и др. [1]

В основу классификации усилителей положены различные признаки. По характеру усиливаемых сигналов они могут быть усилителями переменных (гармонических, импульсных, сложной формы) сигналов и постоянного тока. По мощности усилителя делятся на маломощные, усилители средней мощности и мощные усилители. По диапазону усиливаемых частот бывают усилители низкой частоты – усилители звуковых частот, усилители промежуточной частоты, усилители высокой частоты. Усилители бывают узкополосные и широкополосные. Очень часто есть необходимость усиливать сигналы очень узкой полосы и тогда подобные усилители называются селективными [9] . Усилители выполняются на электронных лампах, биполярных и полевых транзисторах, туннельных диодах, магнитных элементах и т.д.

Технические характеристики усилителя определяются выходной мощностью сигнала, выходным напряжением или током, коэффициентом усиления и коэффициентом полезного действия, полосой пропускания, температурной стабильностью, коэффициентом нелинейных искажений и показателями шума, чувствительностью, входным сопротивлением и т.д.

Выходные параметры усилителя, такие как, выходной напряжение, ток, мощность зависят от назначения усилителя и типа нагрузки. Если считать нагрузку активной, то указанные параметры находятся из следующих выражений:

Uн = IнRн; Pн = IнUн = I²нRн = U²н/Rн.

Входные параметры рассчитываются по формулам

Uвх = IвхRвх; Pвх = IвхUвх ; Rвх = Uвх/Iвх

Коэффициент усиления усилителя вычисляется, как отношение напряжения на выходе усилителя к напряжению на входе

К = Uн /Uвх

Для многокаскадного усителя общий коэффициент усиления вычисляется произведением коэффициентов усиления отдельных каскадов

К = К₁ К₂ К₃ ………………..Кn

Коэффициент полезного действия выходной цепи усилителя определяется отношением мощности сигнала отдаваемой выходной цепью к потребляемой ею от источника питания выходной цепи

η = Р~ /Р₀

Существует еще оценка КПД усилителя мощности, равная отношению мощности в нагрузке к суммарной мощности, потребляемой им от всех источников

η_ус = Р~ /Р₀

Наличие в схеме усилителя реактивных элементов (емкостей, индуктивностей) приводит к неодинаковому усилению составляющих частотного спектра сигнала, т.е. появляются частотные и фазовые искажения. Степень искажений определяется частотной характеристикой усилителя определяется коэффициентом усиления на данной частоте. На рисунке 28 приведена условная амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) усилителя.

Рисунок 28- Амплитудно - частотная и фазовая характеристики транзистора.

Частотные искажения усилителя, на какой либо частоте определяются относительным усилением Y = K /Kср или коэффициентом частотных искажений М = Кср /К = 1/Y . В средней части частотной характеристики эти отношения будут равны единице М = Y = 1 и, чем больше они отличаются от единицы, тем больше искажения.

Кроме частотных искажений, существуют еще нелинейные, которые обусловлены нелинейностью характеристик отдельных элементов схемы, например нелинейность входной характеристики транзистора. Нелинейность характеристики приводит к тому, что при подаче на вход транзистора идеальной синусоиды, на выходе появится спектр, состоящий их множества высших гармоник. Уровень нелинейных искажений (коэффициент гармоник) усилителя определяется отношением U1m – первой гармоники к корню квадратному из суммы квадратов U2m, …………….Ukm – амплитудные значения первой, второй, третьей………..к-й гармоники.

Очень важную роль в усилителях играет отрицательная обратная связь (ОС). В зависимости от способа снятия сигнала обратной связи с выхода и подачи его на вход усилителя различают четыре типа обратной связи [ 6.9]. Название типа ОС состоит из двух слов. Первое слово определяет, как сигнал подается на вход, второе – как снимается с выхода. Внизу рассматриваются следующие четыре типа обратной связи:.

Рисунок 29 -Последовательно – параллельная обратная связь

Рисунок 30 - Параллельно – параллельная обратная связь:

При параллельной обратной связи по входу происходит суммирование токов.

Рисунок 31- Параллельно-последовательная обратная связь.

Рисунок 32 - Последовательно – последовательная обратная связь.

Отрицательная обратная связь существенно изменяет некоторые характеристики усилителя, например, повышает стабильность параметров усилителя, но при этом уменьшается коэффициент усиления согласно выражению К_ос=К/(1+ bK) (b-коэффициент усиления ОС, а K- коэффициент усиления без обратной связи).

Всякая последовательная обратная связь (по входу или по выходу) увеличивает соответствующее сопротивление в (1+bK) раз. Всякая параллельная обратная связь уменьшает соответствующее сопротивление в (1+bK) раз. Произведение bK называется петлевым усилением.

ЛЕКЦИЯ 8

ЛЕКЦИЯ 9

ЛЕКЦИЯ 10

ЛЕКЦИЯ 11

ЛЕКЦИЯ 12

Расчет усилителя мощности

При расчете усилителя мощности обычно требуется выбрать транзисторы, напряжение питания и рассчитать основные параметры выходного каскада, обеспечивающего выходную мощность Р_н на нагрузке R_н, работающего в диапазоне частот Fн - Fв Гц при коэффициенте частотных искажений Мн дБ и, по необходимости, построить зависимости отдаваемой P_m и потребляемой P_o мощности каскада от уровня входного сигнала.

В качестве схемы усилителя мощности можно выбрать бестрансформаторный вариант, который представлен на рисунке 38.

Рисунок 38 – Схема бестрансформаторного усилителя мощности

Первым этапом находят допустимую мощность рассеяния на коллекторе:

Допустимая мощность рассеяния на коллекторе равна:

Граничная частота усиления находится по формуле:

Для определения амплитуды выходного напряжения и тока используются выражения:

= 0,8 0,95 – коэффициент использования источника питания по напряжению;

Найдем напряжение питания:

Находится предельно допустимое коллекторное напряжение:

U_k_доп ³ По этим параметрам выбирают транзисторы для оконечного каскада, например, VT1(n-p-n)- КТ805АM и VT2(p-n-p)- КТ837А ниже приведены их параметры:

Ikmax = 5 (A)

Uкэmax = 70 (B)

Pkmax = 30 (Bт) с теплоотводом

Pkmax = 1 (Bт) без теплоотвода

h21 = 15

Входной ток транзистора VT1(VT2) найдем, учитывая его коэффициент передачи тока h21 = 15

I1(2)вх m = I kmaх/ h21

Выбор источника питания:

Е ³ 2(Uэкмах)+Uнас

Uнас - коллекторное напряжение, при котором транзистор входит в

режим насыщения (определяется по справочным данным и

составляет Uнас = (0,5...2), В).

Величину напряжения питания округляют до большего значения и выбирают необходимое из ряда напряжения питания.

Ряд напряжения питания

Е_п, В 5 6 9 12 15 24 30 48 100 150

Графоаналитический метод. Находят:

U_кэ= Е_п/2 (B)

I_к=Е_п/2R_н (A)

В системе координат выходной характеристики строится треугольник мощности: прямая U_нач. отсекает область существенной нелинейности токов базы, от U_нач. откладывается величину U_кэ, затем соединяют точки I_к и U_кэ.Далее строится Р_{к доп}- нагрузочная кривая, которая в данных расчётах не должна заходить в область треугольника мощности, но максимально приближаться к нему. Если кривая заходит в область треугольника мощности, транзисторы должны работать с радиаторами.

Определяют рабочую область по входной характеристике.

Определяем глубину ООС:

F=1+g_21*R_н , где g₂₁ усреднённая крутизна характеристики транзистора.

F=95,2

Рассчитаем делитель напряжения для выходного каскада:

I_дел=(3¸5)I_бmin;

I_диода= I_дел+I_б0

Падение напряжения на диоде должно составлять: 2U_эб0=1 B

В связи с таким падением напряжения на диоде - необходимо включение одного диода КД510А для обеспечения требуемого падения напряжения.

Расчёт входного сопротивления с учётом ООС:

; где ;

Расчитаем амплитудные значения на входе:

;

Найдем емкости конденсаторов С₁ и С₂:

Распределим частотные искажения поровну между входом и выходом:

М = М_вх · М_вых, тогда:

Отсюда:

Найдем выходную (отдаваемую) мощность:

Найдем потребляемую от источника питания мощность для номинального режима:

Расчет можно считать завершенным.

ЛЕКЦИЯ 13

Ключевые схемы

Основная функция ключа – замыкание нагрузки на некоторый источник тока. Простейшим ключом является - механический. Электронный ключ, в отличие от механического, замыкает нагрузку на источник питания под воздействие электрического сигнала, который в момент времени t приходит на управляющий электрод транзистора- базу. Идеальный ключ должен в разомкнутом состоянии представлять бесконечно большое сопротивление, а в замкнутом положении нулевое сопротивление.

Простейшая ключевая схема, выполненная на биполярном транзисторе, показана на рисунке 39. В выходной цепи этой схеме последовательно включены источник питания Е, резистор R_к и биполярный транзистор, а выходным напряжением служит напряжение между коллектором и эмиттером U_кэ. Для управления выходным током транзистора (током коллектора I_к) во входной цепи последовательно включены между базой и эмиттером источник напряжения Uб и токоограничивающий резистор R_б. Источник постоянного напряжения Е_бэ в отсутствии импульса обеспечивает режим отсечки транзистора, когда его коллекторный ток I_к минимален, а выходное напряжение U_кэ максимально («ключ» разомкнут). Импульсный источник напряжения во входной цепи выполняет функцию управляющего сигнала. С появлением на базе положительного импульсного напряжения определенной амплитуды переводит транзистор со структурой n-p-n в режим насыщения. В режиме насыщения в выходной цепи протекает максимальный ток, а выходное напряжение U_кэ становится минимальным («ключ» замкнут). В данной схеме транзистор включен по схеме с общим эмиттером, но кроме нее в ключевых схемах используют также схемы включения транзистора с общей базой и с общим коллектором.

Ток в коллекторной цепи I_к и напряжение на выходе U_кэ определяются, с одной стороны, выходными характеристиками транзистора, а, с другой стороны, нагрузочной прямой. Выходные характеристики транзистора представляют собой семейство зависимостей тока I_к от U_кэ, каждая из которых соответствует некоторому определенному постоянном току базы I_б. Используя второй закон Кирхгофа для коллекторной цепи, можно записать, что напряжение между коллектором и эмиттером равно:

U_кэ = E - I_к*R_к

I _б

R_к

U _б

Рисунок 39 –Схема электронного ключа

В отсутствии входного импульсного напряжения транзистор находится в режиме отсечки, поэтому в базовой и коллекторной цепях протекает только тепловой ток коллектора I_кбо. Но тепловой ток I_кбо коллекторного перехода мал (для маломощных транзисторов I_кбо равен единицы мкА и менее), а поэтому выходное напряжение U_кэ ключевой схемы равно E.

Для входной цепи по закону Кирхгофа можно записать, что

Е_бэ = I_б* R_б + U_бэ =I_кбо* R_б + U_бэ

Для осуществления режима отсечки транзистора со структурой n-р-n необходимо, чтобы напряжение U_бэ было бы равно или меньше нуля. Отсюда определяются требования к минимальной величине напряжения источника смещения Е_бэ._min при выбранном транзисторе (I_кбо) и резистора R_б в базовой цепи, которое должно быть

Е_бэ._min ³ I_кбо* R_б

С приходом отпирающего импульса транзистор переходит из режима отсечки в режим насыщения, когда эмиттерный и коллекторный переходы смещаются в прямом направлении. Так как напряжения на р-n переходах при прямом смещении малы, то в первом приближении транзистор в режиме насыщения можно представлять в виде эквипотенциальной точки и максимальный ток коллектора, который называют током насыщения транзистора, равен

I_кн = (E- U_кэ.нас)/R_к @ E/R_к

Из этого следует, что ток насыщения транзистора не зависит от параметров транзистора, а определяется внешними параметрами ключевой схемы (Е и R_к). В режиме насыщения ток I_б базы транзистора должен быть больше некоторой величины I_бн, которую называют током насыщения базы. Когда ток базы I_б равен току насыщения базы I_бн, то транзистор находится строго на границе активного режима - режима насыщения. В таком режиме ток коллектора связан с током базы через коэффициент усиления b, т. е. I_кн=b*I_бн. Поэтому ток насыщения базы I_бн определяется как:

I_бн = I_кн /b = E / b* R_к

Отсюда следует

E_бэ / R_б > E/b*R_к

Данное соотношение позволяет определить величину резистора R_б, при котором обеспечивается режим насыщения транзистора при заданных источниках напряжения

R_б. £ (b* E_бэ/E)* R_к

Работу транзистора в режиме насыщения характеризуют степенью насыщения s, под которой понимают отношение тока в базовой цепи к току насыщения базы:

s = I_б / I_бн

В реальных ключевых схемах транзисторы работают со степенью насыщения s=(1,5–3), когда полное время переключения ключевой схемы оказывается минимальным. Задаваясь степенью насыщения транзистора s и принимая во внимание разброс величины коэффициента усиления транзистора (b_min - b_max), условие насыщения можно представить в виде:

R_б_. £ (b_min/s)*[(E₁ - E_бэ)/E]* R_к

Реальная ключевая схема работает на нагрузку, сопротивление R_н которой конечно. Величина нагрузки R_н определяет выбор резистора R_к в коллекторной цепи транзистора. Когда транзистор находится в режиме отсечки, то сопротивления R_к и R_н образуют делитель напряжения относительно напряжения источника питания. Отсюда напряжение U_н на нагрузке определяется как:

U_н = [R_н /( R_н + R_к)] * Е

Чтобы выходное напряжение U_нэ минимально отличалось от напряжения источника питания Е, сопротивление R_к в коллекторной цепи должно быть меньше сопротивления R_н нагрузки. Обычно его выбирают из условия:

R_к £ 0,1 R_н

Таким образом, транзистор в ключевой схеме, находясь в стационарном состоянии (ключ выключен или включен), работает либо в режиме отсечки, либо в режиме насыщения. Время переключения из одного режима в другое определяется процессами накопления и рассасывания неравновесных зарядов в базе и коллекторе транзистора, эмиттерном и коллекторном переходах.

ЛЕКЦИЯ 14

Рисунок 47 – Фильтры сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения

ЛЕКЦИЯ 15

Стабилизаторы напряжения

Стабилизаторы напряжения - это устройства, которые должны поддерживать постоянным выходное напряжение при изменении постоянного напряжения на входе, при изменения тока нагрузки или одновременном их изменении. Основным параметром стабилизаторов напряжений является коэффициент стабилизации, определяемый из выражения

По принципу действия стабилизаторы делятся на: параметрические и компенсационные, которые в свою очередь бывают параллельными или последовательными.

Параметрические стабилизаторы напряжения основаны на принципе использования особенностей ВАХ стабилитрона. Стабилитрон в схемах стабилизаторов играет роль опорного (эталонного) напряжения U_ст. Вольтамперная характеристика полупроводникового стабилитрона приведена на рисунке 48а.

В стабилитронах используется свойство незначительного изменения обратного напряжения на p-n переходе при электрическом (лавинном или туннельном) пробое. Участок 1-2 на рисунке 48,а является рабочим участком вольтамперной характеристики стабилитрона. Основным параметром прибора является напряжение стабилизации U_ст, обычно сопровождаемое указанием тока I_ст, при котором оно измерено. На рис. 48,б этому соответствует U_{ст тест} при токе I_{ст тест}. Нередко этой точке соответствует минимальная температурная зависимость напряжения стабилизации. Точке 1 соответствует минимальный ток стабилитрона I_{ст. мин}, при котором наступает пробой и, собственно, с которой начинается стабилизация. Обычно эта величина составляет около 3 мА. Точке 2 соответствует максимальный ток стабилитрона I_{ст. мак}, достижение которого еще не приводит к тепловому пробою p-n перехода. В зависимости от типа стабилитрона величина I_{ст. мак}может быть от нескольких миллиампер до 1,5 А.

Рисунок 48- Вольтамперная характеристика полупроводникового

стабилитрона

Параметром, характеризующим наклон рабочего участка характеристики, является динамическое сопротивление стабилитрона:

r_д = (U₂- U₁) / (I₂- I₁) = DU_ст / DI_ст .

Эта величина для низковольтных стабилитронов находится в пределах 1–30 Ом, а для высоковольтных — 18–300 Ом [ ].

На указанных свойствах стабилитрона строятся параметрические стабилизаторы напряжения. Типовая схема такого стабилизатора приведена на рисунке 42. Она состоит из добавочного сопротивления R1 и стабилитрона VD. Выходное напряжение U_вых на нагрузке R_н совпадает с напряжением стабилизации U_ст стабилитрона.

Рисунок 49 - Параметрический стабилизатор

При проектирование стабилизатора могут быть заданы:

1) стабилизированное напряжение U_ст = U_вых при номинальном сопротивлении нагрузки R_н;

2) значения тока нагрузки I_{н мин} и I_{н мак}

3) наибольшие относительные ожидаемые отклонения δ₊и δ_– входного напряжения стабилизатора от его номинального значения U_{вх ном.}

Расчет строится на соотношениях следующих из законов Кирхгофа:

I = I_ст + I_н ;

U_вх = I*R_д + U_вых .

Отсюда для тока стабилитрона можно получить:

I_ст = (U_вх – U_вых) / R1 – U_вых / R_н.

В условиях нормальной работы стабилизатора напряжение на нагрузке U_вых = U_ст изменяется незначительно, так что для простоты можно считать его постоянным. Тогда I_ст будет изменяться только от изменения U_вх и сопротивления нагрузки R_н.

Расчет стабилизатора фактически сводится к определению номинального значения входного напряжения U_вх и выбору сопротивления R1 так, чтобы при наихудших условиях ток через стабилитрон не становился меньше минимального и больше максимального:

I_{ст. мин} ≤ I_ст ≤I_{ст. макс} .

Номинальное значение напряжения питания стабилизатора U_{вх ном} (обычно это напряжение выпрямителя) вычисляется по формуле:

Если знаменатель получается отрицательным, то необходимо уменьшить пределы нестабильности входного напряжения или/и диапазон изменения тока нагрузки или использовать стабилитрон с большим I_{ст мак}.

Сопротивление резистора R1 вычисляют по формуле:

Максимальные мощности, рассеиваемые резистором и стабилитроном, рассчитывают по формулам:

;

P_{ст мак} = U_вых*I_{ст. мак} .

Показателем качества стабилизации напряжения служит коэффициент стабилизации K_ст, показывающий во сколько раз относительное приращение выходного напряжения меньше вызвавшего его относительного приращения входного напряжения:

K_ст =δU_вх / δU_вых = (DU_вх / U_{вх ном}) / (DU_вых / U_{вых ном})

Если известно динамическое сопротивление стабилитрона, то коэффициент стабилизации можно вычислить по формуле

Коэффициент стабилизации параметрического стабилизатора обычно не превышает 20 –50.

Параметры стабилизатора можно улучшить, если для обеспечения постоянства выходного напряжения включить между входным напряжением и сопротивлением нагрузки какой-нибудь элемент с регулируемым сопротивлением. Устроенные таким образом стабилизаторы называют последовательными стабилизаторами.

Простейшим последовательным стабилизатором напряжения является эмиттерный повторитель, база транзистора которого подключена к источнику опорного напряжения, как это показано на рисунке 50,а.

Рисунок 50 - Последовательный стабилизатор напряжения

Из рисунка 50,а видно, что выходное напряжение U_вых определяется выражением:

U_вых = U_ст – U_бэ .

Следовательно, в этой схеме выходное напряжение меньше напряжения стабилизации стабилитрона на величину падения напряжения на переходе база–эмиттер открытого транзистора (около 0,5 – 0,7 В). Из-за наличия отрицательной обратной связи по напряжению выходное сопротивление стабилизатора мало и может составлять доли Ом.

Если необходимо регулировать выходное напряжение, то на базу следует подавать часть опорного напряжения, снимаемого с движка потенциометра. Сопротивление потенциометра обычно в (2 – 5) раз больше, чем R1.

Для повышения качества стабилизации и расширения динамического диапазона регулирования выходного напряжения, в стабилизатор вводят дополнительный усилитель постоянного тока, который играет, к тому же, роль обратной отрицательной связи. Одна из схем подобного стабилизатора приведена на рисунке 51. такие стабилизаторы называются компенсационными [ ].

Рисунок 51– Схема компенсационного стабилизатора

Напряжение, подаваемое с движка потенциометра R3 на базу транзистора VT2, на котором выполнен дополнительный усилитель постоянного тока, называется напряжением обратной связи (U_OC). Из рисунка видно, что U_OC=U_CТ+ U_ЭБ. Ток, протекающий через потенциометр R3, не должен превышать 10...15 мА. Сопротивление резистора R1 обычно составляет несколько килоом.

Расчет компенсационного стабилизатора напряжения начинают с выбора регулирующего транзистора VT1. Максимально допустимое его напряжение U_{КЭ.МАКС} должно превышать наибольшее напряжение на входе стабилизатора (U_{ВХ.МАКС}), а максимально допустимый ток коллектора I_K.МАКС - быть больше предельного значения тока нагрузки.

Максимальная мощность, рассеиваемая транзистором VT1, определяется по формуле:

Значение этой мощности должно составлять не более 75% от максимально допустимой мощности транзистора Р_К.МАКС, приводимой в справочнике. Если это условие невыполнимо, необходимо выбрать другой транзистор с большим значением Р_К.МАКС.

Определив по справочнику для выбранного транзистора VT1 минимальное значение статического коэффициента передачи тока базы h_21E, рассчитывают максимальный ток базы, соответствующий максимальному току нагрузки:

Поскольку ток I_Б макс транзистора VT1 является током нагрузки простейшего стабилизатора, состоящего из резистора R1 и стабилитрона VD, то по его значению находят сопротивление резистора R1 по условию:

(U_{вх.макс}-U_ст.мин)/I_ст.мах ≤ R1 ≤ (U_вх.мин-U_ст.мин)/(I_ст.мин-I_Б.макс)
Сопротивление резистора R2 можно определить по формуле:

R2=U_вых/I_н*(0,05...0,1)

Для нормальной работы стабилизатора требуется, чтобы напряжение на переходе коллектор—эмиттер транзистора VT1 было не менее 1 В, если транзистор VT1 германиевый, и не менее 3 В — если кремниевый.

ЛИТЕРАТУРА

1. Нуберт Г.П. Измерительные преобразователи неэлектрических величин. –Л.:, «Энергия»,1970. -360 с.

2 Аринова Н.В. Основы электроники: Рабочая программа, задания и методические указания к контрольным работам для студентов специальности 050716 «Приборостроение» заочной формы обучения. ВКГТУ. - Усть-Каменогорск, 2007. – 51с.

3 Бочаров Л.Н. и др. Расчет электронных устройств на транзисторах / Бочаров Л.Н., Жебряков С.К., Колесников И.Ф. – М.: Энергия, 1978. – 208с., ил. – (Массовая радиобиблиотека; Вып. 963).

4 Забродин Ю.С. Промышленная электроника: Учебник для вузов. – М.: Высш. Школа, 1982. – 496 с., ил.

5 Герасимов В.Г., Князев О.М. и др. Основы промышленной электроники. – М.: Высшая школа, 1986.

6 Матвеев………………………………

7 Шадрин Г.К. Основы электроники: Курсовая работа, задания, методические указания для студентов специальности 050716 «Приборостроение» заочной формы обучения / Г.К. Шадрин, Н.В. Аринова / ВКГТУ.-Усть-Каменогорск, 2007. – 35 с.

8. Ефимов И.Е., Горбунов Ю.И., Козырь И.Я. Микроэлектроника. Проектирование, виды микросхем, функциональная электроника. – М.: Высшая школа, 1987. – 416 с.

9. Цыкина..

10. Лавриненко В.Ю. Полупроводниковые приборы. Справочник. – Киев: Техника, 1984.

Приложение 1

Входная характеристика транзистора КТ315Б

Выходная характеристика транзистора КТ315Б.

ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОНИКИ

Курс лекций

для студентов специальности

050702 – «Автоматизация и управление»

Өскемен

Усть-Каменогорск

2008

Министерство образования и науки Республики Казахстан

ВОСТОЧНО-КАЗАХСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им .Д. СЕРИКБАЕВА

В.А.Корнев

ЭЛЕКТРОНИКА

Курс лекций

студентов специальности 050702 – «Автоматизация и управление»

Усть-Каменогорск

2008

УДК 621.38(075.8)

им.Д.М. Серикбаева 2008

Обсуждено на заседании кафедры «Приборостроение и автоматизация технологических процессов»

Зав. кафедрой __________________________ А.Е. Бакланов

Протокол №_ ____ _______________2008

Протокол № _____ ____ ________________2008

Разработали ____________________________ В.А.Корнев

Нормоконтролер_________________________Е.В. Петрова

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 4

1 Краткое описание курса 6

1.1 Изучаемые разделы 6

1.2 Распределение часов курса по разделам 7

1.3 Содержание дисциплины 7

2 Лекционный курс 13

2.1 Лекция 1 17

2.2 Лекция 2 19

2.3 Лекция 3 23

2.4 Лекция 4 31

2.5Лекция 5 35

2.6 Лекция 6 40

2.7 Лекция 7 44

2.8 Лекция 8 49

2.9 Лекция 9 52

2.10 Лекция 10 55

2.11 Лекция 11 58

2.12 Лекция 12 60

2.13 Лекция 13 64

2.14 Лекция 14 68

2.15 Лекция 15 74

ЛИТЕРАТУРА 81

ВВЕДЕНИЕ

1 КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ КУРСА

Изучаемые разделы

Данная дисциплина предусматривает изучение следующих разделов:

1 Физические основы полупроводниковых приборов

1.1 Электропроводность полупроводников

1.2 Свойства p-n перехода

2 Полупроводниковые приборы

2.1 Полупроводниковые диоды

2.2 Полупроводниковые стабилитроны, варикапы, диоды Шоттки, туннельные диоды, динисторы, тиристоры, оптроны.

2.3 Устройство и принцип действия биполярного транзистора

2.4 Характеристики и применение биполярного транзистора

2.5 Принцип действия и параметры полевых транзисторов

2.6 Полевые транзисторы металл - окисел - полупроводник (МОП)

3 Электронные усилители

3.1 Назначение и основные параметры электронных усилителей

3.2 Режимы работы усилителей

3.3 Порядок проектирования усилительных трактов

3.4 Усилительный каскад по схеме с общим эмиттером

3.6 Обратная связь в усилителях, избирательные усилители

3.7 Каскады усиления мощности, многокаскадные усилители

3.8 Частотные характеристики усилителей

4 Вторичные источники питания

4.1 Выпрямители

4.2 Параметры стабилизаторов напряжения. Параметрические стабилизаторы

4.3 Компенсационные стабилизаторы

Распределение часов курса по разделам

Дисциплина «Основы электроники» изучается в третьем семестре. На дисциплину выделено за семестр 2 кредит часа. Из них аудиторных в неделю: 1 час лекций, 1 час лабораторных занятий и 2 часа СРС(п). На самостоятельную работу студентов отведено 2 часа в неделю.

	Наименование раздела	Кол-во часов
		Лекц.		Лаб.раб		СРС(п)
1	Физические основы полупроводниковых приборов	1		-		2
2	Полупроводниковые приборы	4		5		6
3	Электронные усилители	5		5		10
4	Вторичные источники питания	3		5		9
Всего за семестр			15		15		30

Итого за семестр: 60 часов

1.3 Содержание дисциплины

1.3.1 Лекционные занятия, их содержание и объем в часах

№ недели	Тема	Кол-во часов
1	Физические основы полупроводников. Полупроводниковые материалы. Электронно-дырочный переход и его свойства. ВАХ р-n-перехода	1
2	Полупроводниковые диоды: выпрямительный, стабилитрон, варикап, диоды Шоттки, туннельные диоды, фотодиод, светодиод. Аналитическое выражение ВАХ диода	1
3	Тиристор – управляемый полупроводниковый прибор с несколькими p-n-переходами. ВАХ тиристора и статические параметры прибора	1
4	Биполярные транзисторы: p-n-p и n-p-n. Принцип усиления и схемы включения транзисторов. Классификация приборов и их параметры. h-параметры транзистора	1
5	Полевые транзисторы: с управляющим p-n-переходом, со встроенным и с индуцированным каналом. Устройство, принцип действия, параметры и статические характеристики полевых транзисторов. Сравнительная оценка полевых и биполярных транзисторов	1
6	Построение усилительных каскадов: однокаскадные усилители на биполярном и на полевом транзисторах. Назначение элементов усилителя. Понятие обратной связи. Выбор режима работы по постоянному току. Основные параметры усилителя	1
7	Многокаскадные усилители: с конденсаторной связью, с трансформаторной связью, с непосредственной связью между каскадами. Принципы построения многокаскадных усилителей. Основные параметры	1
8	Усилители постоянного тока: назначение, особенности построения, принцип действия. Дифференциальный усилитель	1
9	Усилители мощности: назначение, принцип действия, особенности построения	1
10	Избирательные усилители: назначение, принцип действия, особенности построения	1
11	Вторичные источники питания: классификация, назначение, принципы построения, структурная схема, назначение функциональных узлов	1
12	Выпрямители: классификация (однополупериодные, двухполупериодные; однофазные, трехфазные; управляемые и неуправляемые). Использование сглаживающих фильтров. Основные параметры. Применение.	1
13	Стабилизаторы напряжения. Параметрические стабилизаторы. Компенсационные стабилизаторы. Назначение, принцип действия, основные параметры.	1
14	Электронные генераторы и формирователи импульсов. Основные схемы и принципы работы генераторов гармонических колебаний. Понятие о релаксационных автогенераторах (генераторах несинусоидальных колебаний): мультивибраторах (генераторах прямоугольных импульсов)	1
15	Микроэлектроника. Понятие интегральной схемы (ИС). Классификация интегральных схем: по функциональной сложности (ИС, СИС, БИС, МБИС), по технологии изготовления (полупроводниковые, совмещенные, гибридные и пленочные), по функциональному назначению (цифровые и аналоговые)	1
	Всего за семестр	15

1.3.2 Лабораторные работы, их содержание и объем в часах

№	Тема	Кол-во часов
1	Исследование свойств п-р-перехода на примере полупроводниковых диодов	2
2	Исследование биполярного транзистора	2
3	Исследование полевого транзистора с управляющим п-р-переходом	2
4	Исследование однокаскадного усилителя на биполярном транзисторе	3
5	Исследование однокаскадного усилителя на полевом транзисторе	2
6	Исследование схем выпрямителей	4
	Всего за семестр	15

1.3.3 Самостоятельная работа, содержание и объем в часах

(СРС(п))

№	Тема	Кол-во часов
1	Изучение электрофизических свойств полупроводниковых материалов. Носители заряда в полупроводнике, собственная и примесная электропроводность	1
2	Понятие электронно-дырочного перехода, его основные свойства. п-р-переход в прямом и обратном включении. ВАХ п-р-перехода	1
3	Полупроводниковые диоды: классификация, основные параметры, условное графическое обозначение на электрических схемах, маркировка	1
4	Биполярные транзисторы: классификация, основные параметры, условное графическое обозначение на электрических схемах, маркировка	1
5	Схемы включения транзисторов: ОЭ, ОК, ОБ. Расчет h-параметров транзистора	1
6	Полевые транзисторы: классификация, основные параметры, условное графическое обозначение на электрических схемах, маркировка.	1
7	Резисторы конденсаторы: система условных обозначений, ряды номиналов и допустимые отклонения от номиналов	1
8	Конденсаторы: система условных обозначений, ряды номиналов и допустимые отклонения от номиналов	1
9	Формирование электрической принципиальной схемы однокаскадного усилителя и ее расчет	2
10	Расчет узлов усилительных устройств согласно заданию курсовой работы	9
11	Формирование электрической принципиальной схемы выпрямителя и ее расчет	2
12	Расчет узлов вторичного источника питания радиоаппаратуры согласно заданию курсовой работы	6
13	Построение схемы генератора гармонических колебаний	2
14	Классификация микросхем и их условные обозначения	1
	Всего за семестр	30

1.3.4 Самостоятельная работа студентов, содержание и объем в

часах (СРС)

Самостоятельная работа студентов включает:

- выполнение курсовой работы: ИДЗ (индивидуальные домашние задания)

- подготовка к выполнению и защите лабораторных работ (тесты, устный коллоквиум)

- проработка тестов то текущим темам

- подготовка к текущим рубежным и итоговым контролям

- самостоятельное изучение тем, не вошедших в аудиторные часы

1) ИДЗ (индивидуальные домашние задания) выполняются в соответствии с вариантом указанным преподавателем в методическом пособии и контролируются преподавателем на СРС(п):

2) Подготовка к тестовому контролю проводится самостоятельно, тестовый опрос проводится в часы лабораторных занятий. Банк тестовых вопросов предоставляется согласно календарному плану освоения дисциплины.

3) Коллоквиум (устный опрос) проводится при защите лабораторных работ. Перечень основных тематических вопросов для защиты лабораторных работ приведен ниже:

1 Нарисуйте ВАХ диода и объясните на ее примере свойства р-п-перехода. Запишите аналитическое выражение ВАХ идеального диода.

2 Укажите на ВАХ стабилитрона рабочий участок. Назовите основные параметры стабилитрона.

3 В каком направлении смещают р-п-переход светодиода в рабочем включении?

4 Объясните конструкцию биполярного транзистора и назначение его электродов.

5 Какие схемы включения биполярного транзистора используются на практике?

6 Что называют входными и выходными характеристиками транзистора?

7 Какова взаимосвязь между токами эмиттера, коллектора и базы транзистора?

8 Что такое h-параметры транзистора?

9 Что такое схема замещения транзистора и для каких целей она используется?

10 Какова взаимосвязь напряжений между электродами транзистора?

11 Покажите на экспериментальных графиках вольт-амперную характеристику эмиттерного перехода.

12 Покажите на экспериментальных графиках вольт-амперную характеристику коллекторного перехода.

16 Объясните назначение элементов в усилителе.

17 Какие параметры транзистора ограничивают рабочую область его выходных характеристик?

18 Как выбирается точка покоя транзистора?

19 Как влияет сопротивление нагрузки на коэффициент усиления по напряжению?

20 Как влияет входное сопротивление усилителя на коэффициент усиления по напряжению?

21 Какие элементы схемы определяют нижнюю и верхнюю граничные частоты?

2 ЛЕКЦИОННЫЙ КУРС

ЛЕКЦИЯ 1

1) Удельной проводимостью вещества,

2) Концентрацией свободных носителей заряда (n).

В зависимости от способности материалов проводить электрический ток они делятся на три вида:

- диэлектрики.(n≈10^-²) эл/см³

- полупроводники.10¹²<n<10¹⁶эл/см³

- проводники(n≈10¹⁹эл/см³).

1) 4-х валентная группа (Ge(гелий), Si(кремний), AsGa(арсенид галия)),

2) 3-х валентная группа (Al(алюминий),B(бор),In(индий)),

3) 5-ти валентная группа (P(фосфор), As(мышьяк), Sb(сурьма)).

Все полупроводники можно разделить на две группы:

2) Примесные полупроводники.

Рисунок 1 - Плоская графическая модель 4-х валентного полупроводника [6]

Рисунок 2 – Полупроводник с электронной проводимостью [6]

Рисунок 3- Плоская модель кристаллической решетки акцепторной связи [6]

1) Дрейф - движение носителей заряда под действием электрического поля (см. рис.4).

Рисунок 4 – Механизм дрейфа носителей заряда [6]

Ток, возникающий под действием электрического поля – дрейфовый.

-диффузионная длина L_n – расстояние, на которое проникают избыточные заряды за счет диффузии.

ЛЕКЦИЯ 2

Дата: 2019-02-19, просмотров: 328.

12 3 4 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒