- Электроника УрТИСИ
Содержание
- 3. Электроника
- 4. ГОУ ВПО «СибГУТИ» УрТИСИ Кафедра общепрофессиональных дисциплин Направление подготовки 210300 – «Радиотехника» 210400 – «Телекоммуникации» Екатеринбург
- 6. Курс подготовил Паутов Валентин Иванович Доцент, кандидат технических наук, доцент кафедры общепрофессиональных дисциплин. Лекции читает Паутов
- 7. Область науки и техники, занимающаяся разработкой, созданием электронных приборов и устройств, которые используются для передачи, обработки
- 8. Лекция 1 Введение Курс базируется на физико-математической подготовке, получаемой при изучении дисциплин Физические основы электроники. -
- 9. Цель обучения Научить: − Осуществлять синтез электронных устройств с применением современных интерактивных программ Multisim и MathLab;
- 10. В результате изучения дисциплины студенты должны: Знать: − физические процессы, протекающие в электронных приборах, их устройство,
- 11. Электроника Методическое обеспечение курса Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования для направления «Телекоммуникации». Рабочая программа курса
- 12. Литература Миловзоров О.В., Электроника: Учебник для вузов. /О.В. Миловзоров, И.Г. Панков. М.: Высшая школа, 2004. 2.
- 13. 4. Бобриков Л.З. Электроника. – СПб.: Питер, 2004. 5. Гусев В.Г., Гусев Ю.М. Электроника и микропроцессорная
- 14. Виды учебной работы Курс завершается экзаменом.
- 15. Виды учебной работы для групп ВЕ- Курс завершается экзаменом.
- 16. Виды учебной работы
- 17. Виды учебной работы
- 18. Виды учебной работы для групп ВЕ-
- 19. Виды учебной работы для групп ВЕ-
- 20. Место дисциплины Электроника в учебном плане 17 Физические основы электроники Физика Химия радиоматериалов Основы теории цепей
- 21. 1 Основные сведения о проводимости полупроводников Физические принципы работы полупроводниковых приборов основаны на явлениях электропроводности в
- 22. В проводниках валентная и свободная зоны перекрываются, поэтому электроны свободно переходят из зоны в зону и
- 23. Диэлектрики В диэлектриках валентная и свободная зоны разделены запрещенной зоной значительной ширины, поэтому электроны не могут
- 24. 20 Валентная зона Свободная зона К полупроводникам обычно относят вещества, удельная электропроводность которых при температуре 20ºС
- 25. По ширине запрещенной зоны полупроводники занимают промежуточное значение между проводниками и диэлектриками. Полупроводники 22 Для полупроводниковых
- 26. Характерными особенностями полупроводниковых материалов являются резко выраженная зависимость электропроводности от: Изменения температуры; Количества и природы введённых
- 27. 1.2 Электропроводность полупроводников 1.2.1 Собственная электропроводность 24 Валентная зона Свободная зона εз Электропроводность вещества и полупроводника
- 28. Собственная электропроводность Электроны, находящиеся в свободной зоне, обладают довольно большой энергией и могут её изменять под
- 29. Энергетические уровни валентной зоны обычно заполнены электронами внешней оболочки атомов – внешних устойчивых орбит (валентными электронами).
- 30. Плоская модель кристаллической решётки Связь атомов в кремнии устанавливается вследствие наличия специфических обменных сил, возникающих при
- 31. Таким образом получается, что любой атом кремния связан с каждым соседним атомом общей орбитой, причём на
- 32. Валентный электрон, находящийся в такой связи, по энергии расположен в валентной зоне. Электроны во всех связях
- 33. По мере повышения температуры полупроводника некоторые валентные электроны получают дополнительную энергию достаточную для перехода в зону
- 34. 31 Вакантный энергетический уровень + - Свободная зона + Появление электрона в свободной зоне и наведенного
- 35. Появление свободных уровней в валентной зоне позволяет для валентных электронов изменять свою энергию, а следовательно, участвовать
- 36. Вакантный энергетический уровень в валентной зоне и соответственно свободную валентную связь называют дыркой, которая является подвижным
- 37. Процесс образования свободного электрона и дырки принято называть генерацией. Основным источником дополнительной энергии для электрона является
- 38. Таким образом, за счёт термогенерации в полупроводнике образуется два типа подвижных носителей заряда: свободные электроны n-
- 39. Такой полупроводник называют беспримесным. Он используется для создания высокоомных изоляционных слоев в полупроводниковых структурах. Сильная зависимость
- 40. 1.2.2 Примесная электропроводность полупроводников 37 Если в полупроводник ввести примеси, то к собственной электропроводности добавляется электропроводность
- 41. При введении в кристаллическую структуру 4-х валентного кремния атома пятивалентного элемента (например фосфора), четыре из пяти
- 42. Поэтому даже при воздействии малой дополнительной энергии электрон покидает атом и становится свободным носителем заряда. Таким
- 43. Такие примесные полупроводники называются электронными или полупроводниками n-типа. Электропроводность электронных полупроводников определяется свободными электронами, которые здесь
- 44. Донорный полупроводник 41 Число атомов примеси должно быть существенно меньше числа атомов основного полупроводника. Количество атомов
- 45. Акцепторный полупроводник При введении в кристаллическую структуру 4-х валентного кремния атомов трёхвалентной примеси (например, индий), только
- 46. При воздействии даже небольшой тепловой энергии электрон кремния может перейти в эту связь. На внешней оболочке
- 47. Электропроводность дырочного полупроводника определяется дырками, которые являются здесь основными носителями заряда и их очень много. Таким
- 48. Введение примесей в полупроводник приводит к образованию дополнительных энергетических уровней в запрещённой зоне 45 - Свободная
- 49. 46 Движение носителей заряда в полупроводниках обусловлено двумя физическими процессами: диффузией и дрейфом. Если в полупроводнике
- 50. 47 - градиенты концентраций, - коэффициенты диффузии. Если под влиянием внешних факторов нарушается равномерность концентрации, то
- 51. 48 Направленное перемещение носителей заряда под действием электрического поля Е называется дрейфом. Если имеются носители заряда
- 52. 48 Электропроводность полупроводника отражена в уравнении непрерывности Р- NР >> Nn n-
- 53. Основным параметром полупроводникового материала является подвижность носителей заряда μ. (читается мю). 1.2.4 Параметры полупроводниковых материалов 49
- 54. Подвижность электронов μn выше подвижности дырок μp μn > μp. Наибольшая подвижность наблюдается у электронов в
- 55. Важным параметром полупроводника является время жизни носителей τ (читается тау). Временем жизни носителя заряда называется время
- 56. Подвижность носителей заряда связана с коэффициентом диффузии D следующим соотношением: D = φт μ, где φт
- 57. Введение примесей (присадок) в металл (в полупроводниковый материал) с целью изменения каких-либо его свойств, называется легированием.
- 58. Вопросы тестирования 1. К полупроводниковым материалам относятся элементы таблицы Менделеева: 2. К полупроводниковым материалам относятся элементы:
- 59. Вопросы тестирования 6. В какой энергетической зоне энергия электрона наибольшая? 7. Энергетические уровни доноров (электронов) находятся:
- 60. Вопросы тестирования 11.Уравнение непрерывности показывает: 12. В какой энергетической зоне находится уровень Ферми в проводниках: 13.
- 62. 2.1 Электронно – дырочный переход (p-n-переход) Работа большинства полупроводниковых приборов основана на явлениях, возникающих в контакте
- 63. Граница между двумя областями монокристалла полупроводника, одна из которых имеет электропроводность р-типа, другая – n-типа, называется
- 64. р-n-переход - - - - + + р- n- 64 Полупроводник р-типа Полупроводник n-типа
- 65. Считаем, что граница раздела монокристаллов плоская, место соединения является идеальным, внешнее электрическое поле отсутствует. В таких
- 66. Следовательно, в данной полупроводниковой структуре имеется неравномерность концентрации подвижных носителей заряда каждого знака. 65
- 67. В полупроводнике р-типа присутствуют в равном количестве подвижные дырки заряженные положительно и неподвижные отрицательные ионы В
- 68. Под действием разности концентраций электроны из n-области будут перемещаться в p-область, а дырки из р-области –
- 69. В результате в пограничной области образуются нескомпенсированные заряды неподвижных ионов. Эта область и есть область p-n-перехода.
- 70. Пришедшие в n-слой дырки зарядили его положительным зарядом. В р-слое образовался слой отрицательного заряда. Эти слои
- 71. Этот двойной электрический слой создаёт электрическое поле с напряжённостью Е0 и приводит к появлению внутри полупроводника
- 72. Это поле вызывает направленное движение носителей заряда через переход – дрейфовый ток, направленный навстречу диффузному току
- 73. 59 - - - - + + n - + - Наступит равновесное состояние и результирующий
- 74. Слой p-n-перехода в целом должен содержать равное число положительных и отрицательных зарядов, т.е. отрицательный заряд левой
- 75. Таким образом, большая часть обеднённой области сосредотачивается в слаболегированном (высокоомном) слое. 61 - - - -
- 76. Основным параметром p-n-перехода является высота потенциального барьера (контактная разность потенциалов) φ0, которую выражают в вольтах (В).
- 77. 2.2 Подключение внешнего источника напряжения к p-n-переходу Подключим к p-n-переходу внешнее напряжение U плюсом (+) к
- 78. 78 U - + + - p- - n- E 0 + + + + φ0
- 79. Количество носителей, обладающих энергией, достаточной для преодоления потенциального барьера, увеличивается. Увеличивается диффузионная составляющая тока Iдиф через
- 80. Учитывая, что концентрации неосновных много меньше концентрации основных носителей, можно отметить, что величина дрейфового тока Iдр
- 81. Нарушенное условие равновесного состояния р-n-структуры должно быть восстановлено за счет источника внешнего напряжения. Ушедшие из р-слоя
- 82. Этот ток далее будем называть прямым током IПР. Внешнее напряжение при таком включении – прямым напряжением
- 83. Уменьшение результирующего поля в p-n-переходе приводит к уменьшению объёмного заряда и уменьшению длины запирающего слоя l0.
- 84. Процесс внедрения носителей заряда в какую-либо область полупроводника, для которой они являются неосновными, называется инжекцией. Он
- 85. 2.3 Включение p-n-перехода в обратном направлении Включим внешнее напряжение U (+) к n-области. При этом высота
- 86. Поле p-n-перехода втягивает все подошедшие к нему неосновные носители независимо от высоты потенциального барьера. Uобр -
- 87. Ток неосновных носителей через p-n-переход называется обратным. Внешнее напряжение при таком подключении далее будем называть обратным
- 88. В связи с тем, что прямой ток много больше обратного тока Iпр >> Iобр можно говорить
- 89. При обратном включении суммарная напряжённость электрического поля в p-n-переходе возрастает. Поэтому возрастает заряд электрического слоя, а
- 90. Процесс втягивания неосновных носителей заряда при обратном включении называется экстракцией. Далее символом р+- будем обозначать обогащенный
- 91. Таким образом Идеализированный p-n-переход обладает свойством изменять электропроводность при подключении внешнего напряжения разной полярности. При включении
- 92. 74
- 93. 2.4 Вольт-амперная характеристика p-n-перехода (ВАХ) Зависимость тока через p-n-переход от приложенного к нему напряжения хорошо описывается
- 94. Вольт-амперная характеристика p-n-перехода (ВАХ) (1) где - температурный потенциал. k – постоянная Больцмана, q – заряд
- 95. При прямом включении и UПР > 0,1 B При обратном включении Uобр > (0,1 ÷ 0,2)B
- 96. Зависимость тока через p-n-переход от приложенного к нему напряжения, выраженная в графическом виде, называется вольт-амперной характеристикой
- 97. Выразим напряжение на р-n-переходе от тока (3) 78
- 98. Обратное напряжение – сотни вольт, обратный ток – единицы-десятки микроампер. Таким образом Свойство односторонней электропроводности p-n-перехода
- 99. 2.5 Емкости p-n-перехода При прямом напряжении из р-области в n-область инжектируются носители заряда. Изменение прямого напря-
- 100. Это изменение, вызванное приложенным напряжением, можно рассматривать как действие некоторой ёмкости. Поскольку носители заряда попадают в
- 101. Барьерная емкость Барьерная ёмкость Сб представляет собой изменение заряда в i-области под действием приложенного напряжения. С
- 102. Барьерная емкость Ширина p-n-перехода зависит от Uобр. При изменении тока меняется и количество нескомпенсированных ионов в
- 103. Барьерная емкость 103 p-n-переход можно рассматривать как систему из двух проводящих плоскостей, разделённых диэлектриком, т.е. как
- 104. 2.6 Пробой p-n-перехода Пробой p-n-перехода – это явление резкого увеличения обратного тока I0 при увеличении обратного
- 105. Электрические пробои связаны с увеличением напряжённости электрического поля в р-n- переходе. Тепловые пробои связаны с увеличением
- 106. В узких p-n-переходах при высокой концентрации примесей возникает туннельный пробой. При пробое сопротивление p-n-перехода уменьшается, а
- 107. В относительно широких p-n-переходах возникает лавинный пробой. Механизм лавинного пробоя заключается в лавинном размножении носителей заряда
- 108. При лавинном пробое также ток резко возрастает, а сопротивление p-n-перехода уменьшается. U обр 108 Р+ n
- 109. 2.7 Влияние температуры на вольт-амперную характеристику p-n-перехода Процессы в p-n-переходе в сильной степени зависят от температуры,
- 110. Температурная зависимость прямой ветви ВАХ, согласно (1), определяется изменениями тока I0 и температурного потенциала φТ. 110
- 111. Повышение температуры приводит к сдвигу прямой ветви вольт-амперной характеристики в сторону меньших напряжений. 111
- 112. Для обратной ветви ВАХ ток p-n-перехода определяется концентрацией неосновных носителей. С повышением температуры их концентрация увеличивается
- 113. 2.8 Контакты и переходы в полупроводниках Контакты и переходы могут быть организованы различными средствами и способами.
- 114. Контакты и переходы в полупроводниках n-n+-, p-p+ - электронно-электронный переход, который образуется между областями полупроводника одного
- 115. М-p-, М-n- – переход металл-полупроводник; М-p+-p-, М-n+-n – переход металл - обогащённый полупроводник – полупроводник; 115
- 116. - гетеропереходы, где ε31 и ε32 – материалы с различной шириной запрещённой зоны. Российский академик Ж.Алферов
- 117. Полупроводниковый диод – электронный прибор, имеющий два электрических вывода и содержит один или несколько p-n-переходов. Полупроводниковые
- 118. диоды 118 Выпрямительные диоды предназначены для преобразования переменного тока. В зависимости от частоты и формы переменного
- 119. диоды 119 В специальных диодах используются различные свойства p-n-переходов: - явление электрического пробоя, - барьерная емкость,
- 120. 120 p+ n- Э Б IПР Rр-n ++++ ── rб Большинство диодов выполнено на основе несимметричных
- 121. В реальных p-n-переходах необходимо учитывать сопротивление базы rб. С его учетом прямое напряжение на p-n-переходе будет
- 122. При высоком уровне инжекции в реальных p-n-переходах наблюдается эффект модуляции сопротивления базы. Он заключается в уменьшении
- 123. 123 Теоретическая ВАХ С учетом rб = const С учетом эффекта модуляции сопротивления базы rб UПР
- 124. 2.9 Выпрямительные диоды Возможность применения диодов в тех или иных электрических схемах определяется его вольт-амперной характеристикой
- 125. 125 Зависимость какого-либо свойства диода, выраженная в числовой форме, называется параметром. U U I R =
- 126. 126 Зависимость тока Iпр от приложенного напряжения Uпр, может быть получена на основании соотношения Обратная ветвь
- 127. Выпрямительные диоды характеризуются набором статических и динамических параметров. Статический параметр – параметр, полученный при заданных неизменных
- 128. UПР В Uобр IПР Iобр I0 t=20 C o Uпроб ВАХ диода 128 В + +
- 129. UПР В Uобр IПР Iобр I0 129 В + + + 0.3 0.6 0.9 Iпр UПР
- 130. 130 При протекании по диоду прямого тока и наличии прямого напряжения на диоде UПР выделяется мощность
- 131. UПР В Uобр IПР Iобр I0 t=20 C o Uпроб 131 РДОП обратный ток диода I0;
- 132. UПР В Uобр IПР Iобр I0 t=20 C o Uпроб 132 RОБР = UОБР/IОБР - сопротивление
- 133. 133 Uпр В Uобр IПР Iобр ∆Iпр ∆Uпр r = ∆UПР ∆IПР д - дифференциальное сопротивление
- 134. 134 Влияние температуры на параметры и характеристики диодов При изменении температуры корпуса диода изменяются его параметры.
- 135. 135 Влияние температуры Смещение прямой ветви ВАХ диода при изменении температуры оценивается коэффициентом напряжения (ТКН) ∆UПР
- 136. UПР В Uобр IПР Iобр I0 t=600С t=20 C o Uпроб 136 В + + +
- 137. 137 Обратный ток I0 обусловлен термогенерацией пар носителей в нейтральных p- и n-областях, прилегающих к обедненному
- 138. 138 Обратная ветвь диодов до напряжения пробоя практически сливается с осью напряжения для температур 40 –
- 139. Общее обозначение диодов VD А К Iпр 139 +Uпр -Uпр p+ n- b a 600 a
- 140. Для экспериментального получения прямой ветви диода и определения параметров смоделируем схему измерения VD I Iпр 139
- 141. На основании измеренных данных строится прямая ветвь диода IПР Iпр (мА) 1 5 10 50 100
- 142. Применение выпрямительных диодов 142 Диоды применяются для преобразования переменного напряжения в частности синусоидальной формы в постоянное
- 143. Выпрямление переменного напряжения t U(t) IН(t) Iн.ср 143 U(t) А Rн Uн ~ + + -
- 144. Разделение разнополярных сигналов 144 t U(t) UН1 t UН2 U(t) П Rн UН1 UН2
- 145. Домашнее задание подготовка ответа на один из вопросов экзаменационного билета 145 Вычислить напряжение на сопротивлении RН,
- 146. ДИОДЫ
- 147. Предназначены для работы на сверхвысоких частотах (f > 10 мГц). Характеризуются малым сопротивлением базы и малым
- 148. Х - емкостное сопротивление перехода U(t)=Um·sinωt RН Uн ~ Сп • • • СП
- 149. Эквивалентная схема диода на высоких частотах Rр-n Сп rб При прямом включении диода rб >> Rр-n,
- 150. Предназначены для работы в импульсных устройствах. Диоды относятся к универсальным. 2.11 Импульсные диоды Rн U t
- 151. 150 Для демонстрации процесса выпрямления смоделируем схему. U(t) VD Rн Uн ~ А Осц. = +
- 152. 151 Процесс преобразования.
- 153. Специальные диоды 2.12 Стабилитроны (опорные диоды) 152 Стабилитроны – диоды, в которых используются свойства электрического пробоя
- 154. Стабилитроны 153 Если в режиме пробоя тепловая мощность, выделяющаяся на диоде, не превышает предельно допустимую, то
- 155. вольт-амперная характеристика UПР Uобр В Iпр IСТ ∆Uпр Uст Рдоп Iст.max ∆Iст ∆Uст ∆Uст t ∆t
- 156. Основные параметры стабилитронов: UСТ - напряжение стабилизации, IСТ - средний ток стабилизации, Icт.max – максимальный ток
- 157. Обозначение стабилитронов А К Односторонний Двусторонний КС168А КС210Б Кремниевый стабилитрон, серии 100, напряжение стабилизации равно 6,8
- 158. Стабилитрон, включенный в цепь в прямом направлении и используемый в качестве стабилизатора напряжения, называется стабистор. Используется
- 159. Стабилитроны используются также в качестве фиксаторов и ограничителей напряжения, применяются в схемах защиты нагрузки от перенапряжения.
- 160. Применение стабилитронов Стабилитроны применяются в схемах стабилизаторов напряжения. Были разработаны термокомпенсированные стабилитроны. Однако напряжение стабилизации UСТ
- 161. RН UП + R0 VD1 VD2 - UН = UСТ VD1- стабилитрон с положительным ТКН, включен
- 162. Rн + UП R0 UВЫХ Для проведения расчетов стабилизатора была разработана схема замещения (модель) стабилитрона. Стабилитроны
- 163. Стабилитроны
- 164. Стабилитрон
- 165. Стабилитроны . Стабилитроны Домашнее задание подготовка ответа на один из вопросов экзаменационного билета 1. Вычислить ток
- 166. Стабилитроны 2. Принцип работы стабилизатора напряжения на основе стабилитрона. Термокомпенсация напряжения стабилизатора. Стабилитроны 3. Принцип действия
- 167. 2.13 Туннельные диоды В туннельных диодах используется эффект туннельного прохождения зарядов через p-n-переход. Он возникает в
- 168. Туннельные диоды Эффект туннельного прохождения зарядов через p-n-переход. Заряды проходят в обоих направлениях, создавая ток диода.
- 169. В прямом включении ток вначале возрастает. При некотором напряжении Umax ток достигает максимального значения, а затем
- 170. При напряжении Umin число таких электронов уменьшается до нуля и туннельный ток исчезает. При дальнейшем увеличении
- 171. Ввиду очень малой толщины слоя р-n-перехода время перехода электронов через него очень мало (до 10-13 –
- 172. Вольт-амперная характеристика туннельного диода Uпр В IПР Iобр ∆Iпр ∆Uпр Umax Iпр.max Iдиф Iтун rд =
- 173. Применение туннельного диода Uвых r = ∆Uпр ∆Iпр д Диод включен последовательно с нагрузкой и источником
- 174. В генераторном режиме схема вырабатывает колебания электрического тока, например синусоидальной формы. Линия нагрузки диода в генераторном
- 175. Для возникновения колебаний в схеме следует выполнить два условия. Напряжение U должно обеспечивать положение РТ на
- 176. В переключательном режиме схема вырабатывает импульсы электрического тока прямоугольной формы, если имеется внешнее воздействие. Линия нагрузки
- 177. Вид ВАХ туннельного диода и величины тока и напряжения. 176 rд ≈ 160 Ом
- 178. Обозначение туннельного диода на электрических схемах 178 3И202А - Предназначен для работы в генераторном режиме. 3И302А
- 179. Такие диоды строятся на вырожденном полупроводнике. У них отсутствует максимум на прямой ветви ВАХ. Прямой ток
- 180. Прямая ветвь ВАХ используется как обратная, диод закрыт, если напряжение меньше 0.3 В. Обратная ветвь используется
- 181. Обозначение обращенного диода АИ402Д А – арсенид-галлиевый, И – туннельный, 4 – обращенный. 181 VD Обращенные
- 182. Вопросы в экзаменационных билетах 1. Принцип работы туннельного диода. Его ВАХ и параметры. 2. Применение туннельного
- 183. 2.15 Варикап Диод, в котором используется барьерная емкость p-n-перехода. Величина емкости зависит от приложенного к диоду
- 184. СВ UОБР В С0 Св.min Св.mах Параметры: - Св.min, Св.mах, - коэффициент перекрытия по емкости Кс
- 185. Обозначение варикапов КВ107А К – на основе кремния, В – варикап, 1 - подстроечный, 07 –
- 186. Варикап используется в качестве электрически управляемой емкости. ~ С СВ R r Uупр + - L
- 187. Вопросы по варикапу Варикап, принцип работы. Характеристики и параметры варикапа. Применение варикапа в схемах электроники. Обозначение
- 188. 2.16 Фотодиод n + Ф (-) + Е 188 ФОТОДИОД - полупроводниковый диод, в котором используется
- 189. Световой поток Ф c энергией , падающий на р-n-переход, приводит к появлению дополнительных пар электрон-дырка. 169
- 190. 170 Общий ток через переход При этом между электродами устанавливается некоторая разность потенциалов, представляющая собой фото-эдс
- 191. На основании соотношения для тока можно определить выходное напряжение. 171 UВЫХ = φT ℓn (1 +
- 192. Вольт-амперные характеристики фотодиода 172 UПР Uобр IФ I0 I Ф=0 Ф*> 0 • • Ф** >
- 193. Обычно фотодиод работает с внешним источником напряжения фотодиодный режим. 191 RН Ф IФ Е + -
- 194. фотодиодный режим 192 Е = UН + UФД IФ UОБР Iобр РТ Ф=0 Ф > 0
- 195. Работа фотодиода в генераторном режиме 193 Если к выводам фотодиода подключить сопротивление, то потечет ток Iф
- 196. При R →∞ I = 0 имеем UХХ – напряжение холостого хода, при R → 0
- 197. Таким образом фотодиод является: - приемником (датчиком) оптического излучения, - прямым преобразователем энергии оптического излучения в
- 198. ФД24К – фотодиод, разработка 24, разновидности К. Имеет интегральную чувствительность Si = 0,25 мкА/люкс. Темновой ток
- 199. 197 Внешний вид фотодиодов Фотодиод
- 200. 198 2.17 Светоизлучающие диоды (СИД) Светодиод — это полупроводниковый прибор, преобразующий энергию электрического тока непосредственно в
- 201. СИД излучения 199 Свободная зона. Запрещенная зона. Валентная зона. Обычно излучение является монохроматическим, т.к. ширина запрещенной
- 202. 200 Ширина запрещенной зоны в активной области светодиода должна быть близка к энергии квантов света. От
- 203. 201 Интенсивность излучения легко модулируется величиной тока «накачки» светодиода и обладает малой инерционностью, составляющей 10-8 –
- 204. 202 Одна из основных характеристик эффективности светодиода — внешний квантовый выход. Квантовый выход — это число
- 205. 203 Яркость светодиода характеризуется световым потоком и осевой силой света, а также диаграммой направленности. Существующие светодиоды
- 206. 204 Для производства светодиодов используются различные материалы. - Арсенид галлия GaAs. - Фосфид галлия GaP и
- 207. 205
- 208. 206 Инфракрасный светодиод
- 209. 207 Обозначение АЛ106А – GaAs инфракрасного диапазона, АЛ102Б – зеленого цвета, КЛ104А – светодиодные индикаторы (цифровые,
- 210. 208 Полупроводниковые индикаторы На основе светодиодов изготовляют индикаторы. Различают индикаторы точечные, предназначенные для отображения цветной световой
- 211. 209 В знаковых индикаторах каждый диод представлен сегментом. Из семи сегментов составляются цифры и часть букв.
- 212. 210 Большими возможностями обладают индикаторы в виде матриц точечных элементов. Например, знаковый индикатор АЛС340А состоит из
- 213. 211 Что такое светодиод? http://www.radiodetali.com/article/all/led-faq.htm
- 214. 212 Когерентное излучение _ ε hν При определенных условиях в полупроводнике существует система возбужденных и невозбужденных
- 215. 213 Возбужденные электроны скапливаются возле дна свободной зоны, а дырки – у потолка валентной зоны. Дополнительную
- 216. 214 Если возбужденную систему облучить световым потоком с энергией hν то энергия не будет поглощаться. Если
- 217. 215 Процесс взаимодействия кванта света с возбужденным электроном таков, что фотоны возбуждения оказываются в фазе с
- 218. 194 В последнее время были разработаны полупроводниковые источники белого излучения. В них использованы приборы, использующие гетеропереходы.
- 219. 217 +U - U Ge n- GaAs n- GaAs p- Обратно смещенный переход Прямо смещенный переход
- 220. 218 Когерентное излучение
- 221. 2.18 Диод с барьером Шоттки ДШ Диод основан на структуре n - n - M. +
- 222. Диод Шоттки n + n M (-) + - φо Из-за резкого различия концентраций свободных электронов
- 223. ДШ 3И401А 222 Uпр В Iпр 0,2 0,5 0,7 Ge ДШ Si
- 224. Преимущества ДШ. Малая инерционность, нет процессов накопления и рассасывания зарядов. Малое сопротивление базы rб. Хорошая теплопроводность
- 225. 2.17 Классификация и система обозначений диодов Система обозначений полупроводниковых диодов установлена отраслевым стандартом ОСТ 11336.919-81. В
- 226. Классификация и система обозначений диодов Диоды классифицируются по: исходному полупроводниковому материалу. назначению. физическим свойствам. электрическим параметрам.
- 227. 2-й элемент – буква – подкласс прибора: Д - диоды выпрямительные универсальные приборы, Ц – выпрямительные
- 228. 3-й элемент – число – отражающее основные функциональные возможности прибора: 1 - диоды выпрямительные IСР 2
- 229. Классификация и система обозначений диодов 2 Д 2 0 4 В особенности диода порядковый номер разработки.
- 230. Диодная сборка
- 231. Электроника Тема 3. Биполярные транзисторы Литература 1. Миловзоров О.В., Электроника: Учебник для вузов. /О.В. Миловзоров, И.Г.
- 232. 3.1 Общие положения Транзисторы Транзистор - полупроводниковый прибор, позволяющий усиливать мощность электрических сигналов. Подразделяются на биполярные
- 233. Биполярные транзисторы (далее транзисторы) 3.2 Физические процессы в транзисторе 233 Биполярный транзистор представляет собой систему двух
- 234. Одна из крайних областей имеет более высокую степень легирования примесями и меньшую площадь. Её называют эмиттером.
- 235. Эмиттер имеет самую высокую концентрацию примесей. Концентрация примесей в коллекторе на 5 – 6 порядков меньше.
- 237. Модель транзистора типа n-p-n n + p n - - + Э Б К - -
- 238. Включим внешние источники напряжения Uэб и Uбэ так, что эмиттерный переход транзистора сместится в прямом направлении,
- 239. Поскольку база относительно тонкая, то основная часть электронов пролетает базу и оказывается на границе перехода Б-К.
- 240. Таким образом, электроны выходят из эмиттера под действием диффузионных сил, а втягиваются в коллектор под действием
- 241. Ушедшие из эмиттера электроны восполняются электронами источника Uэб, пришедшие в коллектор электроны компенсируются дырками источника Uбк,
- 242. Iэ = Iк + Iб. Работу транзистора характеризуют параметром α Iк α = Iэ - Параметр
- 243. Кроме основных носителей в коллекторе имеются неосновные носители - дырки. Для них поле коллектора включено согласно
- 244. Ток коллектора можно записать IК = α·IЭ + Iкб о Коэффициент α имеет величину 0,95 ÷
- 245. Свойства транзистора описывают с помощью характеристик. Для их получения воспользуемся моделью транзистора на постоянном токе моделью
- 246. Модель Молла-Эберса. 246 Iб Iэ Iк Uбк + ─ Uэб ─ + Э К Б ОБ
- 247. Транзистор, имеющий входную и выходную цепи, можно рассматривать как четырехполюсник. Так как у транзистора всего три
- 248. Наибольшее распространение в схемотехнике получила схема ОЭ. 247 Транзисторы ∆UВХ=∆UБЭ ∆IВХ=∆IБ ∆UВЫХ=∆UКЭ ∆IВЫХ=∆IK
- 249. Основными статическими вольт-амперными характеристиками биполярного транзистора являются входные и выходные характеристики. Входные характеристики - зависимость входного
- 250. При проведении расчетов схем на транзисторах часто используется проходная характеристика Iк = ƒ(Iб) Iк Iб В
- 251. Переход К-Б включен в обратном направлении, чему соответствует обратная ветвь p-n-перехода. Наряду с этим , Коллекторная
- 252. Входная характеристика Iэ = ƒ(Uэб,Uкб) Переход Э-Б включен в прямом направлении, чему соответствует пряма ветвь p-n-перехода.
- 253. 3.4 ВАХ схемы включения общий эмиттер (ОЭ) В этом случае эмиттер является общим как для входной
- 254. Определим ток коллектора применительно к схеме ОЭ. Iэ = Iк + Iб. IК = α·IЭ +
- 255. Ток IК = В·Iб Если α = 0,99, то В ≈ 100. Это означает, что ток
- 256. ВАХ схемы общий эмиттер Коллекторные характеристики Iк = ƒ(Uкэ,Iб) ток базы является параметром. IК Uкэ Iб
- 257. Iк мА Uкэ В 5 10 15 + * Iб = 40 μА В = ∆Iк
- 258. ВАХ схемы общий эмиттер Коллекторные характеристики Iк = ƒ(Uкэ,Iб) 253 мА IК, 5 UКЭ, В 0
- 259. Входная характеристика Iб = ƒ(Uбэ,Uкэ) Переход Б - Э включен в прямом направлении, чему соответствует пряма
- 260. Входная характеристика Iб = ƒ(Uбэ,Uкэ) 260 В UБЭ мА IБ 0 0,2 0,1 0,6 0,4 0,8
- 261. Параметры транзистора α - статический коэффициент передачи тока эмиттера, α = дифференциальное сопротивление цепи базы, В
- 262. Параметры транзистора - сквозной ток транзистора в схеме ОЭ, Мощность рассеяния Рк = Uк Iк ·
- 263. Биполярные транзисторы Литература 1. Миловзоров О.В., Электроника: Учебник для вузов. /О.В. Миловзоров, И.Г. Панков. М.: Высшая
- 264. 3.5 Инерционные свойства транзисторов При быстром изменении сигнала начинают проявляться инерционные свойства транзисторов. Причины: конечная и
- 265. Подадим во входную цепь транзистора – цепь базы скачок тока Из-за указанных причин ток коллектора начнет
- 266. Нарастание тока коллектора происходит в течение времени tф. Iк Iб ∆Iб ∆IК = В·∆Iб ∆IК=В∆Iб 0,9·∆Iк
- 267. ω Появление затягивания фронта свидетельствует о том, что коэффициенты и В зависят от времени (частоты). Эту
- 268. ω Для RC – цепи τ = 267 К(ω) ωгр Кmax/√2 R С UВЫХ UВХ UВЫХ
- 269. Частотные параметры транзисторов: граничная частота ƒГР (ωгр) – частота, на которой коэффициент В уменьшается в √
- 270. 3.6 Шумы транзистора При работе транзистора возникают шумы. Шум – хаотическое изменение тока коллектора под действием
- 271. Шумы транзистора Величину шума оценивают коэффициентом шума КШ. КШ = UШ/UШ0 или Кш[дБ] = 10lg Кш
- 272. 3.7 Влияние изменения температуры на ВАХ Токи в транзисторе сильно зависят от изменения температуры. - Ток
- 273. Влияние температуры IК Uкэ Iб = 0 ºС ºС Iб μА Uбэ Uкэ > 0 20
- 274. Предельные режимы IК UКЭ Iб = 0 ºС ºС Рк.доп . Iк.доп Uкэ.доп Область насыщения Область
- 275. По температуре. Для Si – 100 – 120 ºC. Для приборов на основе GaAs рабочая температура
- 276. В основу системы положен буквенно-цифровой код. 1-й элемент: Г или 1 – германий, К или 2
- 277. В основу системы положен буквенно-цифровой код. 2-й элемент: Т – подкласс прибора – транзистор биполярный. Классификация
- 278. 3-й элемент классификации - мощность рассеяния и граничная частота. Классификация и система обозначений граничная частота мГц
- 279. Классификация и система обозначений 4-й элемент – классификационный литер – буква. Дополнительные знаки: С – сборки
- 280. 2 Т 3 01 А Классификация и система обозначений Кремниевый Транзистор биполярный Разновидность в серии Номер
- 281. К Т 9 37 А − 2 Классификация и система обозначений Кремниевый Транзистор Разновидность в серии
- 282. система обозначений Б К Э Положительный ток Транзистор типа n-p-n “обратный” Б К Э Положительный ток
- 283. система обозначений Б К Э A Транзистор типа n-p-n 60 280 D 0.5A A A 9
- 284. система обозначений Транзистор типа n-p-n 281 система обозначений Россия Motorol 1 National 2 2Т312А Q2N3500 PN5132
- 285. Транзисторы 123
- 286. 180
- 289. Лекция 10 Биполярные транзисторы 3.10 Эквивалентные схемы замещения транзисторов 289 Эквивалентные схемы (модели) необходимы для проведения
- 290. Эквивалентные схемы замещения транзисторов 290 Рассматриваемые далее эквивалентные схемы можно использовать при условии: транзистор работает в
- 291. Используют: - физическую Т-образную эквивалентную схему, формальную модель: в h-параметрах, в Z-параметрах, в R-параметрах. 291
- 292. нелинейные ВАХ можно заменить линейными 292 UКЭ Iб = 0 Iб ∆UКЭ UКЭ UКЭ ∆UКЭ
- 293. Эквивалентная схема для включения транзистора по схеме общий эмиттер (ОЭ). Физическая Т-образная эквивалентная схема Uкэ ─
- 294. Эквивалентная схема для включения транзистора по схеме общий эмиттер. Uкэ ─ К Б Э Iб Iк
- 295. Эквивалентная схема для включения транзистора по схеме общий эмиттер. ─ К Б Э Iб Iк Iэ
- 296. IЭ = IК + Iб IК = В·Iб + Ток коллектора протекает также по сопротивлению учтем
- 297. Эквивалентная схема составлена для постоянного тока. Схему можно распространить и для переменного тока, приняв допущения: амплитуда
- 298. - барьерная емкость коллекторного перехода при включении транзистора по схеме ОЭ. Iб Uбэ Uкэ > 0
- 299. - дифференциальное сопротивление перехода Э-Б, включенного в прямом направлении. rЭ φТ – температурный потенциал p-n-перехода. При
- 300. Наличие в схеме реактивного элемента в виде емкости говорит о том, что в общем виде схема
- 301. Поэтому во многих случаях анализа схем используют простое соотношение. 301 Ток также можно не учитывать, т.к.
- 302. Параметры эквивалентной схемы: rэ, rб Таким образом, получена обычная электротехническая цепь, состоящая из пассивных и активных
- 303. Генератор тока В·Iб можно заменить генератором напряжения на основании теоремы об эквивалентном генераторе. Тогда в схеме
- 304. Схема включения транзистора ОБ физическая Т-образная эквивалентная схема IК = α·IЭ + rк Uкб + Ток
- 305. Эквивалентные схемы замещения транзисторов 3.11 Транзистор как линейный четырехполюсник Формальная модель Недостаток физической схемы состоит в
- 306. Транзистор как линейный четырехполюсник 306 Iк Uкэ Iб = 0 Линейный режим работы транзистора Uкэ.доп Область
- 307. Транзистор как линейный четырехполюсник Наибольшее распространение получила система в h-параметрах (комбинированная система). Наибольшее применение в схемотехнике
- 308. Транзистор как линейный четырехполюсник U1 = ƒ (I1,U2) I2 = ƒ (I1,U2) Рассмотрим систему уравнений. В
- 309. Представим четырехполюсник в виде системы линейных дифференциальных уравнений. Полный дифференциал можем заменить частным дифференциалом. От частного
- 310. 310 U1 = ∙U2 ∙U2 I2 = ∙I1 + ∙I1 + Учитывая принятые ограничения, запишем Рассмотрим
- 311. при этом ∆I1 ∆U1 = h11 [Ом] = h12 - Входное сопротивление. ∆U1 ∆U2 Коэффициент внутренней
- 312. Рассмотрим второе уравнение. ∆I2 ∆I1 = h21 Коэффициент передачи по току Выходная проводимость (выходное сопротивление). Размерность
- 313. Введем параметры. ∆I2 ∆I1 ∆U1 h11 h12 ∆U2 h21 h22 313
- 314. Примем, что токи и напряжения малой амплитуды переменного тока. Запишем систему уравнений четырехполюсника U1 = h11·I1
- 315. Напряжение генератора Упростим электрическую схему четырехполюсника h12·U2 Поэтому во многих случаях анализа схемы напряжением генератора можно
- 316. Найдем связь между h- и r-параметрами 316 В·Iб rб rЭ IЭ IК Iб UКЭ Uбэ К
- 317. Входное сопротивление биполярного транзистора Uвх = Uбэ Iвх = Iб Uвх Iвх h11 rб rэ Iвх
- 318. Коэффициент передачи по току для схемы включения ОЭ 318 h21·IВХ h22 IВЫХ В·Iб rЭ IК Э
- 319. h21 = В, э где В – статический коэффициент передачи тока базы. h21 = α, б
- 320. 320 h21·IВХ h22 IВЫХ h22 = э 1 rк * - дифференциальное сопротивление коллекторной цепи транзистора
- 321. связь между параметрами h21 = В, э h21 = α, б h22 = э 1 rк
- 322. Способы получения h- параметров h-параметры можно получить экспериментально: прямым измерением, с помощью вольт-амперных характеристик. 322
- 323. Способы получения h- параметров с помощью вольт-амперных характеристик. UКЭ = 5В 323 Uкэ = 0В ∆Iб
- 324. Способы получения h- параметров 0,2 мА 0,150В 324 = 0,03 5В h11 = 50 мВ =
- 325. Способы получения h- параметров с помощью вольт-амперных характеристик. 325 ∆Uкэ Iк Uкэ ∆IК = ∆Iб =
- 326. Получение h- параметров с помощью вольт-амперных характеристик гэ = φт/IЭ =0,026/IЭ. ∆Iб ∆Iк ∆Uбэ ∆Uкэ h11
- 327. ВАХ транзистора существенно нелинейные. Поэтому значение h-параметров зависит от точки, в которой они определяются. Изменение температуры
- 328. Первый отечественный транзистор П1 144
- 329. Усилитель в интегральном исполнении 327
- 330. Тема 4. Полевые транзисторы Литература 1. Миловзоров О.В., Электроника: Учебник для вузов. /О.В. Миловзоров, И.Г. Панков.
- 331. полевые транзисторы Полупроводниковый электропреобразовательный прибор, способный усиливать мощность электрических сигналов. Особенность работы транзисторов состоит в том,
- 332. полевые транзисторы Электрическое поле является управляющим, выходной ток является управляемым. В англоязычной литературе эти транзисторы называют
- 333. 4.1 Классификация ПТ ПТ с p-n-переходом МДП-транзистор n-канальный р-канальный встроен. канал индуцир. канал n-канальный n-канальный р-канальный
- 334. Классификация ПТ - с управляющим p-n-переходом, с изоляцией диэлектриком - МДП-транзисторы. В зависимости от того, как
- 335. Классификация ПТ - индуцированный канал. - n-типа (n-канальные), - р-типа (р-канальные). В зависимости от конструктивного исполнения
- 336. 4.2 Принцип работы ПТ Структура ПТ с управляющим p-n-переходом ПТ представляет собой пластину слаболегированного полупроводника n-типа,
- 337. + Электрод, через который в канал втекают носители тока называется исток (и). Электрод, через который носители
- 338. + Концентрация носителей n-типа в канале много меньше концентрации дырок в области затвора. Поэтому область p-n-перехода,
- 339. Подключим к структуре внешние источники напряжения. Управляющий p-n-переход включен в обратном направлении и имеет высокое сопротивление.
- 340. При некотором напряжении Uзи канал полностью перекроется обедненной областью p-n-перехода и ток стока уменьшится до нуля.
- 341. Примем Uзи = 0. При небольших напряжениях сток-исток Uси канал ведет себя как линейное сопротивление. По
- 342. 4.3 Вольт-амперные характеристики ПТ Основными статическими характеристиками полевого транзистора являются: выходная или стоковая Ic = ƒ(Uси,
- 343. 4.3 Вольт-амперные характеристики ПТ Выходная ВАХ Ic = ƒ(Uси, Uзи) Ic, мА Uси, В 4 2
- 344. Вольт-амперные характеристики ПТ Выходная ВАХ Ic = ƒ(Uси, Uзи) Характеризуется напряжением Uси.проб. 339 ЛО – линейная
- 345. Выходная ВАХ Ic = ƒ(Uси, Uзи) 340 АО – активная область (область насыщения), в ней транзистор
- 346. Вольт-амперные характеристики ПТ Стокозатворная характеристика Ic = ƒ(Uзи, Uси) Uзи В Ic мА 4 2 Ic.нач
- 347. 4.4 Параметры ПТ В общем случае ВАХ транзистора являются нелинейными. Однако при небольших значениях переменных составляющих
- 348. 4.4 Параметры ПТ Крутизна S = ∆Ic ∆Uзи Uси = const мА В [ ] 343
- 349. 344 Ic мА Uзи В 4 2 - 2,0 - 1,0 Uси = 10В Uси =
- 350. 345 Ic мА Uзи В 4 2 - 2,0 - 1,0 Uси = 10В Uси =
- 351. Малосигнальные параметры связаны соотношением μ = S • rси Параметры транзистора можно определить экспериментально, как показано
- 352. В рабочем режиме в цепи затвора протекает ток обратносмещенного p-n-перехода, составляющий единицы наноампер. Полевой транзистор имеет
- 353. 4.5 Полевые транзисторы с изолированным затвором В транзисторах этого типа затвор отделен от полупроводника (канала) слоем
- 354. Полевые транзисторы с изолированным затвором МДП - транзисторы делятся на два типа: - со встроенным каналом
- 355. МДП - транзистор со встроенным каналом Транзистор может работать в двух режимах: - обеднения, - обогащения.
- 356. МДП - транзистор со встроенным каналом Металл Al SiO2 p-типа канал n-типа П -подложка С И
- 357. Встроенный канал Режим обеднения. На затвор подается отрицательное напряжение по отношению к истоку. Под действием электрического
- 358. Встроенный канал В схемотехнике транзистор используется в качестве - усилителя гармонических сигналов, управляемого напряжением сопротивления, источника
- 359. МДП - транзисторы с индуцированным каналом С И З Металл Al SiO2 n- n-типа p -
- 360. МДП транзисторы с индуцированным каналом Режим обогащения. На затвор подается отрицательное напряжение по отношению к истоку.
- 361. МЕП транзисторы МЕП - металл-полупроводник В последнее время широкое распространение получили полевые транзисторы с управляющим p-n-переходом.
- 362. МЕП - транзисторы (металл-полупроводник) С И З Металл Al SiO2 p- p-типа GaAs П -подложка канал
- 363. Обобщенная стокозатворная характеристика транзисторов различного типа Полевые транзисторы с изолированным затвором +UЗИ Ic Uзи.отс UПОР П
- 364. Обобщенная стокозатворная характеристика транзисторов различного типа Полевые транзисторы с изолированным затвором +UЗИ Ic Uзи.отс UПОР П
- 365. 4.6 Ячейка памяти на основе МОП-транзистора Используются транзисторы с индуцированным каналом. Предназначены для создания быстродействующей программируемой
- 366. Ячейка памяти на основе МОП-транзистора Упрощенная структура ячейки флэш-памяти С И З SiO2 p- p-типа GaAs
- 367. ячейка флэш-памяти 362 При этом получится элемент памяти: если внутренний плавающий затвор не заряжен отрицательно, то,
- 368. ячейка флэш-памяти При записи информации в ячейку памяти на затвор подается импульс напряжения. В результате происходит
- 369. ячейка флэш-памяти Циклов записи-считывания может быть сотни тысяч. Записанное состояние ячейки может храниться десятки лет. 364
- 370. ячейка флэш-памяти 365 При создании интегральной схемы памяти МОП -транзисторы с плавающим затвором очень часто выполняются
- 371. ячейка флэш-памяти 366 В такой схеме транзистор VТ1 служит для считывания информации, записанной в транзистор с
- 372. 313 Включение репрограммируемой ячейки ПЗУ ША D Еп VT1 VT2 VT3 И2 С1
- 373. 4.7 Эквивалентные схемы полевого транзистора Используются в основном две схемы: Физическая эквивалентная схема, Схема в Y-
- 374. Эквивалентные схемы полевого транзистора Наиболее универсальна физическая эквивалентная схема. Сзи Сзс С З И rС rИ
- 375. Модели полевого транзистора При проведении предварительного анализа электронной схемы используется упрощенная модель S·Uзи rк iз =
- 376. Модели полевого транзистора Модель в Y- параметрах Y21·Uзи Y22 iз = Y11·Uзи + Y12·Uси ic =
- 377. 4.8 Классификация и система обозначений Классификация полевых транзисторов аналогична классификации биполярных транзисторов. Второй элемент – класс
- 378. Система обозначений полевого транзистора Транзистор с управляющим p-n-переходом С И З n-канальный р-типа Транзистор со встроенным
- 379. Полевые транзисторы малой мощности
- 380. Лекция 15 Тема 5. Тиристоры
- 381. Тиристоры
- 382. 5.1 Тиристоры Тиристорами называют полупроводниковые приборы с тремя и более p-n-переходами В зависимости от числа выводов
- 383. Тиристоры В процессе работы тиристор может находиться в одном из двух возможных состояний: - закрыт, -
- 384. Тиристоры Во втором состоянии тиристор включен или открыт. В этом состоянии тиристор имеет малое сопротивление и
- 385. 5.2 Устройство тиристора ЕП Катод УЭ1 П1 П3 П2 Управляющие электроды УЭ2 Анод R н n
- 386. Контакт к внешнему p-слою называют анодом, а к внешнему n-слою - катодом. Внутренние области р- и
- 387. Рассмотрим физические процессы в тиристоре, для чего представим его в виде двух биполярных транзисторов VT1 VT2
- 388. На физические процессы в тиристоре основное влияние оказывают два фактора: зависимость коэффициента передачи по току α
- 389. При положительном напряжении на аноде крайние переходы П1 и П3 будут смещены в прямом направлении, а
- 390. динистор Через коллекторный переход П2 потечет ток, обусловленный дырочной и электронной составляющими. I2p = I1·α1, I2n
- 391. динистор Токи через переходы, включенные последовательно, должны быть одинаковы I1 = I2 = I3 = I
- 392. динистор Пока напряжение на аноде относительно не велико, ток динистора будут определяться обратным током коллектора. При
- 393. динистор В базе они накапливаются и уменьшают высоту потенциального барьера. Увеличиваются токи эмиттеров, увеличивается ток коллектора.
- 394. динистор Вольт-амперная характеристика динистора Ia UА UВКЛ 349 RH +EП UA A K * UОБР UВЫКЛ
- 395. динистор 350 Динисторы применяются в быстродействующих системах защиты схем, нагрузки от перенапряжения. При превышении напряжением +
- 396. 5.4 Тиристор Тиристор – полупроводниковый переключательный прибор, имеющий дополнительный вывод от одной из баз эквивалентного транзистора.
- 397. Тиристор Управление по катоду р1 n1 p2 n2 RН A K Uу УЭ Iу + ЕП
- 398. Тиристоры Вольт-амперная характеристика тиристора Ia Ua Uвкл| при IУ = 0 Iу = 0 Iу >
- 399. Тиристоры Включенный тиристор с помощью тока управления выключить нельзя. Для выключения тиристора необходимо уменьшить напряжение на
- 400. 5.5 Симисторы В силовой преобразовательной технике широко используются симметричные тиристоры – симисторы, триаки. Каждый симистор подобен
- 401. Симисторы Условное графическое обозначение симистора 355 А А К К УЭ УЭ
- 402. Симисторы Вольт-амперная характеристика симистора Ua 357 - UВКЛ + UВКЛ
- 403. 5.6 Классификация и система обозначений В основу обозначений тиристоров положен буквенно-цифровой код Первый элемент – исходный
- 404. Классификация и система обозначений Третий элемент обозначает основные функциональные возможности прибора и номер разработки От 101
- 405. Классификация и система обозначений 360 КН102Б – кремниевый, неуправляемый, малой мощности, 02 разработки, разновидности Б. КУ201К
- 406. Классификация и система обозначений Для мощных тиристоров имеется своя классификация. Пример условного обозначения ТЛ171-320-10-6 тиристор лавинный
- 407. Графическое обозначение тиристоров Динистор Тиристор Симистор управление по катоду и по аноду А А А К
- 408. 5.7 Применение тиристоров Тиристоры применяются в силовых преобразователях электрической энергии: - управляемые выпрямители, - конверторы, -
- 409. Применение тиристоров Тиристоры применяются в управляемых выпрямителях. 364 В ряде случаев требуется не только преобразование переменного
- 410. Применение тиристоров 365 Простая схема регулятора. U1 = Umsinωt U2 Т Д1 Д2 RH CУ Uу
- 411. Применение тиристоров 366 Система управления формирует синхронно с напряжением U1 импульсы управления, фаза которых относительно напряжения
- 412. Применение тиристоров 367 Нагрузка RН подключена к средней точке трансформатора, поэтому если на аноде Д1 действует
- 413. Применение тиристоров 368 Регулирование выпрямленного напряжения заключается в изменении момента включения тиристора. Угол сдвига фазы между
- 414. Применение тиристоров 369 U2m t1 t2 t3 t Uу Uн Iн α Uн.ср, Iн.ср t1 t0
- 415. Применение тиристоров 370 Угол α изменяется и изменяется площадь по кривой синусоиды, изменяется среднее значение выпрямленного
- 416. Применение тиристоров МК R SITAC RН ~ 220 В 5 В 371
- 417. тиристоры
- 418. Тема 6. Усилительный каскад на транзисторе Литература 1. Миловзоров О.В., Электроника: Учебник для вузов. /О.В. Миловзоров,
- 419. Усилители Частный случай управления потоком электрической энергии от источника питания к нагрузке, при котором путем затраты
- 420. Усилители Сигнал – напряжение или ток, определенным образом изменяющиеся во времени Простейший сигнал: U(t) = Um·sin(ωt+φ)
- 421. Усилители Более сложный сигнал - импульсный f = 1/T; f – частота сигнала; Такой сигнал содержит
- 422. Усилители В зависимости от формы усиливаемого сигнала различают: - усилитель гармонических сигналов, - усилитель импульсных сигналов.
- 423. Усилители Далее будем рассматривать только усилители напряжения, работающие с сигналом малой амплитуды, синусоидальной формы. 372
- 424. Усилители Усилитель Источник питания Помехи Источник сигнала Нагрузка усилителя Общая структурная схема Источник сигнала – например,
- 425. Усилители Общая структурная схема усилителя Требования к усилителю: процесс управления должен быть непрерывным, линейным, однозначным. o
- 426. Усилители Параметры усилителя -- Коэффициент усиления: - по напряжению КU = UВЫХ/UВХ, - по току КI
- 427. Параметры усилителя -- Входное Rвх и выходное Rвых сопротивления усилителя: Rвх = Uвх/Iвх, Rвых = ∆Uвых/∆Iвых,
- 428. Усилители Основная характеристика усилителя -- Амплитудная характеристика ( передаточная) Зависимость амплитуды выходного напряжения (тока) от амплитуды
- 429. Усилители ∆Uвх ∆Uвых UВХ Параметры КU = ∆Uвых / ∆Uвх КI = ∆Iвых / ∆Iвх КP
- 430. Усилители ∆Uвх ∆Uвых UВХ Параметры КU = ∆Uвых / ∆Uвх КI = ∆Iвых / ∆Iвх КP
- 431. 6.2 Включение транзистора в схему усилительного каскада Усилительный каскад – электронное устройство, предназначенное для усиления мощности
- 432. Транзистор в каскаде включают тремя способами: С И З З С Б К Э ОК ОБ
- 433. Трем возможным схемам включения транзисторов соответствуют три основных типа усилительных каскадов: - с общим эмиттером ОЭ
- 434. Независимо от типа активного элемента и способа его включения принцип усиления остается единым. Он сводится к
- 435. При подаче сигнала на управляющий вход активного элемента, ток в цепях начинает изменяться. Это изменение тока
- 436. Режим работы транзистора Для нормальной работы любого усилительного каскада необходимо установить заданные токи и напряжения на
- 437. Режим работы транзистора Для обеспечения этих требований необходима электрическая модель каскада, на основании которой можно произвести
- 438. Эквивалентная схема 438 UУПР IУПР R1 I0 U0 + ЕП АЭ R1 I0 U0 + ЕП
- 439. Эквивалентная схема 439 Ri >> R1 R1 I0 U0 + ЕП Ri UC Величина сопротивления Ri
- 440. Эквивалентная схема 440 Определение тока и падение напряжения нелинейной цепи производится графоаналитическим способом. В общем случае
- 441. Режим работы транзистора задается с помощью двух схем: фиксированный ток базы, фиксированное напряжение базы. Uбэ Режим
- 442. Режим работы транзистора 391 Введем понятие «общая точка схемы» и обозначим ее символом Условимся: - потенциал
- 443. Режим работы транзистора 392 Ток базы Iб = ЕК Rб – Uбэ Rб Напряжение Uбэ ЕК
- 444. Режим работы транзистора 444 Напряжение Uбэ = (0,6-0,8)В, EК = (10-15)В. UКЭ = 5В В UБЭ
- 445. Режим работы транзистора 445 Iб = Сопротивление Rб является нагрузкой для перехода «база-эмиттер». Для него также
- 446. Режим работы транзистора В усилительных каскадах чаще используется схема с ФИКСИРОВАННЫМ НАПРЯЖЕНИЕМ БАЗЫ. IД = ЕК
- 447. Делитель напряжения IД = ЕК (Rб1 + UВЫХ Rб1 Rб2 IД + ЕК Резисторы представляют собой
- 448. Режим работы транзистора В усилительных каскадах чаще используется схема с ФИКСИРОВАННЫМ НАПРЯЖЕНИЕМ БАЗЫ. IД = ЕК
- 449. Рассмотрим коллекторную цепь транзистора. Режим работы транзистора 449 Ri Iб RК IK IKRi + ЕК примем
- 450. Rб1 RK IK UКЭ + ЕK На основании закона Кирхгофа для коллекторной цепи ЕК = IК·RK
- 451. Прямая строится по двум точкам: ЕК = IК·RК + UКЭ при IК = 0, UКЭ =
- 452. 452 ЕК = IК·RК + UКЭ Построенную прямую называют: линия нагрузки по постоянному току, нагрузочная прямая,
- 453. 400 Начальный режим транзистора характеризуется токами и напряжениями IК, UКЭ, Iб, Uбэ. Выделим точку пересечения нагрузочной
- 454. Начальный режим работы транзистора 401 Взаимодействие активного элемента – транзистора и нагрузочной прямой обеспечивает усиление сигнала.
- 455. Начальный режим работы транзистора 402 Влияние элементов схемы и внешних факторов на положение нагрузочной прямой, рабочей
- 456. о 456 2. Изменение величины RК приводит к изменению угла α. Предельные значения: RК = 0,
- 457. о 457 3. Увеличение температуры приводит к смещению РТ по нагрузочной прямой. При этом ток коллектора
- 458. 458 4. Изменение тока базы приводит к перемещению РТ по нагрузочной прямой. Предельные значения тока базы
- 459. Начальный режим работы транзистора 459 Таким образом, изменение тока базы приводит к изменению тока коллектора. Эти
- 460. 460 Iк Uкэ Iб = 0 • ЕК IК·RК Iб Iб = ″ о ЕК/RК рт
- 461. Пример Пусть ЕК = 12 В, RK = 1 кОм IК = 7 мА о о
- 462. При выбранном положении РТ необходимо задать ток базы 100 мкА. Для этого определим сопротивление Rб. о
- 463. При экспериментальном получении ВАХ транзистора используется режим, в котором RК = 0. Такой режим называется статическим.
- 464. Ячейка усилителя на электронных лампах. Вверху виден усилитель в интегральном исполнении, выполняющий функции, аналогичные ламповому усилителю.
- 465. Усилитель в интегральном исполнении. о
- 466. 6.3 Методы стабилизации положения РТ 466 Под действием внешних и внутренних дестабилизирующих факторов положение РТ может
- 467. 467 Как отмечалось ранее с повышением температуры транзистора его параметры изменяются таким образом, что приводят к
- 468. 468 При фиксированном напряжении базы с повышением температуры транзистора его ток базы увеличивается, ток коллектора также
- 469. 469 Используется несколько схем стабилизации: - эмиттерная стабилизация (обратная связь по току), - коллекторная стабилизация (обратная
- 470. 470 Схема с эмиттерной стабилизацией а напряжение остается неизменным. о Uб Rб1 RК IК UЭ Rб2
- 471. 471 В результате напряжение уменьшается, что приводит к закрыванию транзистора и уменьшению тока коллектора. Полной компенсации
- 472. 472 Качество стабилизации оценивается коэффициентом температурной нестабильности SТ. SТ = В – статический коэффициент передачи тока
- 473. Если Rэ = 0, термостабилизация отсутствует Если RЭ>> Rб, = α, где α ≈ (0,9 –
- 474. Стабилизация считается хорошей, если SТ ≈ (3 ÷ 5). Такое значение коэффициента задают в случае ,
- 475. Пример Оценим значение коэффициента Sт. Примем: Определим: = = эмиттерная стабилизация положения РТ - Rб1 =
- 476. Ток базы, задающий режим транзистора, определяется напряжением UКЭ и сопротивлением Rб. Iб = коллекторная стабилизация положения
- 477. коллекторная стабилизация положения РТ 477 IК UКЭ Iб = 0 • ЕК IК·Rк ЕК/RК рт Н
- 478. коллекторная стабилизация положения РТ 478 Но уменьшение тока Iб приводит к уменьшению тока коллектора. о Iб
- 479. Термокомпенсация положения РТ (стабилизация с помощью термозависимых элементов) Существует несколько способов термокомпенсации. В интегральной схемотехнике чаще
- 480. Включим вместо резистора Rб2 термозависимое сопротивление, например, терморезистор. t о t Его температурная характеристика Термокомпенсация положения
- 481. Термокомпенсация положения РТ С повышением температуры сопротивление терморезистора уменьшается, уменьшается падение напряжения на нем, т.е. напряжение
- 482. В качестве термозависимых элементов в интегральной схемотехнике используют p-n-переход. Он имеет отрицательный ТКН. Для получения низкоомного
- 483. Сопротивление Rэ обеспечивает эмиттерную стабилизацию. Сопротивление Rф – коллекторную. Методы стабилизации положения РТ могут применяться совместно
- 484. 484 6.4 Прохождение сигнала через усилительный каскад Подключим ко входу усилительного каскада источник сигнала ЕС =
- 485. 485 На базе транзистора будет действовать два напряжения: постоянное Uбэ, задаваемое делителем Rб1, Rб2 необходимое для
- 486. 486 ЕС = Um·sinωt. На переходе база-эмиттер действует два напряжения: Rб С1 EC +UбЭ +UбЭ +UбЭ
- 487. ЕС о t Под действием этих напряжений в цепи базы потечет постоянный ток и переменный ток
- 488. Входная цепь усилительного каскада или цепь базы транзистора Ес о iб С1 Rб1 Iб Rк IК
- 489. В коллекторной цепи также течет ток начального режим транзистора Iк и переменная составляющая о Ток переменной
- 490. 490 о Hа коллекторе будет действовать постоянное напряжение начального режима и переменная составляющая . Коллекторная цепь
- 491. н о о Коллекторная цепь транзистора IК Uкэ Iб = 0 Iб1 ′ Iб.нас Iб •
- 492. о Из построения видно: предельные значения положения рабочей точки ограничены характеристиками тока базы Iб = 0
- 493. Из построения видно: - Увеличение напряжения ЕС точка приводит к увеличению тока базы, что ведет к
- 494. Из построения следует: амплитудное значение напряжения сигнала равно 10 мВ, амплитудное значение напряжения на коллекторе равно
- 495. 6.5 Усилительный каскад Ес о iб С1 Rб1 Iб RК IК Rб2 + Ек iвх о
- 496. Усилительный каскад Подключим к каскаду нагрузку по переменному току Направления токов показаны условно. Усилительный каскад Нагрузка
- 497. Примем, что нагрузкой каскада является входное сопротивление аналогичного каскада. Часть переменной составляющей тока коллектора ответвляется в
- 498. Емкость С2 необходима для того, чтобы на базу транзистора нагрузки не попало постоянное напряжение коллектора UК
- 499. Назначение элементов Емкость СЭ необходима для устранения обратной связи для переменного тока эмиттера. Емкостное сопротивление 447
- 500. о Емкость выбирается такой, чтобы хорошо выполнялось условие Переменная составляющая тока эмиттера будет протекать через малое
- 501. Параметры каскада: КU, Кi, КP, RВХ, RВЫХ. 449
- 502. Принципиальная схема каскада Распределенную нагрузку сосредоточим в одном сопротивлении RН. 6.6.1 Усилительный каскад ОЭ Ес iб
- 503. Физическая эквивалентная схема замещения транзистора. Рассматриваем только переменную составляющую тока коллектора, поэтому генератор IКЭ далее учитывать
- 504. Эквивалентные схемы замещения транзистора для переменной составляющей токов В·iб rб rэ iб UКЭ Uбэ К Б
- 505. Разработаем эквивалентную схему замещения каскада для переменной составляющей токов 453 UВЫХ = UН Внутреннее сопротивление источника
- 506. Каскад ОЭ 455 С1 RС Rб UВХ ЕС Входная цепь Сопротивления Rб1 и Rб2 включились параллельно.
- 507. Каскад ОЭ 456 С1 Б rб B·iб RС Rб UВХ rК* rЭ К Э ЕС СК
- 508. Каскад ОЭ 457 С1 Б rб B·iб Rc Rб UВХ rк* rэ С2 К + СЭ
- 509. Каскад ОЭ 458 С1 Б rб B·iб Rc Rб UВХ rк* rэ С2 К СЭ Э
- 510. 458 Каскад ОЭ Проектирование (синтез) электронных схем сводится к решению трех задач: - определение режима по
- 511. Для анализа схемы необходимо получить соотношения, связывающие параметры каскада с параметрами схемы. Введем ограничения: - транзистор
- 512. Выберем такую частоту и такие величины емкостей, чтобы емкостные сопротивления оказались много меньше остальных сопротивлений схемы.
- 513. Преобразуем схему согласно условиям Rc Э Ес Rк Rн Uн = Uвых iвх =iб iвых =iк
- 514. Поэтому цепь RЭ, СЭ тоже можно замкнуть. Цепь эмиттера ХСэ Выберем такую емкость СЭ, чтобы хорошо
- 515. Оказалось, что RК и RН включены параллельно, заменим их одним RКН 464 Б rб B·iб RС
- 516. Определим параметры каскада Учтем также, что rк >> rэ и rк >> RКН. * * Кi
- 517. параметры каскада Определим КU через режим работы транзистора RВХ = [rб + (В + 1)·rэ]; (В
- 518. Оценим значения параметров Параметры схемы: - RН = ∞ (нагрузка отключена холостой ход), - h11 =
- 519. о Параметры каскада ОК Обратимся к коллекторным характеристикам. Сопротивления Rк и Rн по переменному току включены
- 520. Принципиальная схема каскада о 6.6.2 Каскад ОБ Uвых = Uн Rб1 Rк Rб2 Ес Rс С1
- 521. Учтем предыдущие ограничения и эквивалентную схему ОБ можно представить следующим образом. α - статический коэффициент передачи
- 522. Параметры усилительного каскада ОБ КIб = iвых /iвх = iк/iэ = α Кuб = Uвых/Uвх =
- 523. Таким образом, каскад ОБ имеет низкое входное сопротивление и применяется для согласования низкоомного выходного сопротивления источника
- 524. Принципиальная схема каскада 6.6.3 Каскад ОК Rб1 Rк Rэ Ес Rс С1 + + С2 Сф
- 525. 471 Эквивалентная схема Б rб B·iб Rc Rб Uвх rк” rэ Э К Ес iвх =iб
- 526. Параметры каскада ОК 472 Rвх = h11э + (В+1)Rэн. Rвх = Uвх/iвх = rб + (В+1
- 527. о Параметры каскада ОК Uвх = Rвх·iб, Uвых = Rэн·iэ, Кuк = Uвых/Uвх = (Rэн iэ)/(Rвхiб)
- 528. 475 Таким образом, каскад ОК имеет следующие особенности: -- высокое входное сопротивление Rвх ≈ В·Rэ (В
- 529. 476 Параметры каскада ОК Используется такой каскад для согласования выходного сопротивления источника сигнала с нагрузкой. В
- 530. о Параметры каскада ОК Пример Примем ·iэ = 1 мА, rэ ≈ 25 Ом, В =
- 531. 6.7 Методы улучшения параметров каскадов Полученные соотношения позволяют более осознанно подходить к проектированию электронных схем, содержащих
- 532. ∑ Анализ параметров каскадов 1. Существенно увеличить коэффициент В можно с помощью составного транзистора Б К
- 533. ∑ Эмиттерный повторитель на составном транзисторе схема Дарлигтона К VT1 VT2 В ≈ В1·В2. RЭ +EП
- 534. Эмиттерный повторитель на составном транзисторе схема Шиклаи С1 VT1 VT2 RЭ +EП UВХ UВЫХ С2
- 535. Параметры каскада ОК 2. Для увеличения Кuэ необходимо увеличивать Rк. Однако увеличивать сопротивление Rк до бесконечности
- 536. Параметры каскада ОК Rк. Для увеличения КUЭ необходим такой элемент электроники, сопротивление которого было бы разным
- 537. 361 Параметры каскада ОК Идеальным элементом в этом смысле является биполярный транзистор, включенный по схеме ОБ.
- 538. о Источник тока Rвых Rн Iн Uн Если Rвых >> Rн, то ток в цепи будет
- 539. * Режим транзистора по постоянному току можно выбрать любым, например, Uк = 5В, Iк = 1мА.
- 540. * Для транзистора, включенного по схеме ОБ, сопротивление коллекторной цепи rк = В·rк*. Кuэ = В
- 541. Параметры каскада ОК Для согласования высокоомного выходного сопротивления каскада с низкоомной нагрузкой используется каскад ОК. Его
- 542. Параметры каскада ОК 365 Rвх ≈ В·Rэн. Для увеличения входного сопротивления RВХ необходимо увеличивать сопротивление RЭ.
- 543. Например. Е = 10 В, Rвых = 1 Ом, Rн = 20 Ом. Напряжение Uн =
- 544. Пример источника напряжения о R Rн Может изменяться входное напряжение Е, ток нагрузки Iн, а рабочая
- 545. Подключение каскада ОК Его большое входное сопротивление не нагружает предыдущий каскад, а низкоомный выход не нагружается
- 546. Параметры каскада Таким образом, для уменьшения h11э можно увеличить ток эмиттера (коллектора). 371 Для увеличения Кuэ
- 547. о Каскад ГСТ о В интегральной схемотехнике в качестве ГСТ используются схемы «Токовое зеркало». Генератор стабильного
- 548. о Каскад ГСТ При использовании транзистора в качестве ГСТ следует помнить о следующем: 1. Выходное сопротивление
- 549. 374 VT1 R3 R1 R2 VT2 VT3 + Схема «токовое зеркало» Транзистор VT1 – рабочий, включенный
- 550. 375 Транзистор 2 охвачен 100%-ной обратной связью, т.к. его выход (вывод коллектора) соединен с входом (вывод
- 551. 376 Каскад ГСТ ГСТ можно включить в коллекторную цепь усилительного транзистора VT1. В данном случае ток
- 552. 377 Усилительный каскад с ГСТ ГСТ включим в коллекторную цепь усилительного транзистора VT1. Ес iб ~
- 553. о Каскад ГСТ Но транзистор VT2 является коллекторной нагрузкой усилительного транзистора VT1. Кuэ = В Rвх
- 554. о Каскад ГСТ Кuэ = В Rвх Rк//Rн Этот эффект возможен в случае, если Rн >>
- 555. о Каскад с ГСТ Видим, что для организации ГСТ необходимо несколько разнородных элементов в том числе
- 556. о Каскад с ГСТ Стоковая ВАХ полевого транзистора со встроенным каналом. Ic Uз Uз = 0
- 557. о Каскад с ГСТ Ес iб ~ С1 Rб1 “Rк” Rб2 iвх iк С2 Сэ iн
- 558. о 6.8 Усилители на полевых транзисторах
- 559. о 6.8 Усилители на полевых транзисторах Усилительные каскады на полевых транзисторах управляются напряжением, приложенному или к
- 560. о Усилители на полевых транзисторах Ток затвора в усилительных каскадах, собранных на полевых транзисторах, очень мал,
- 561. о Усилители на полевых транзисторах В качестве примера рассмотрим усилитель с резистивно-емкостными связями с динамической нагрузкой
- 562. о Усилители на полевых транзисторах Для этого транзистора начальное напряжение Uзи должно быть положительным, т.к p-n-переход
- 563. 387 Усилительный транзистор включен по схеме общий исток. Используем транзистор с каналом n-типа. Ес ~ С1
- 564. о Усилители на полевых транзисторах Но ток затвора полевого транзистора очень мал, поэтому падение напряжения на
- 565. о Сопротивление RЗ обычно выбирают порядка 1 МОм. Рассматриваемая схема обеспечения режима работы транзистора характеризуется повышенной
- 566. 391 У полевых транзисторов с индуцированным каналом принципиально необходима подача напряжения смещения от внешнего источника. Без
- 567. о У полевых транзисторов с индуцированным каналом принципиально необходима подача напряжения смещения от внешнего источника. Ес
- 568. о МДП транзисторы с индуцированным каналом С И З Металл Al SiO2 n- n-типа p -
- 569. 394 ХСи Uзи Ic Uзи.пор П З И n-канал UВХ РТ
- 570. о Назначение конденсаторов С1, С2 и СИ аналогично назначению соответствующих конденсаторов RC-усилителя на биполярном транзисторе а
- 571. о С целью повышения коэффициента усиления каскада на полевом транзисторе вместо сопротивления RC включают также активный
- 572. о Затвор транзистора 2 электрически соединен со стоком, то UCИ = UЗИ. По семейству стоковых характеристик
- 573. о Анализ усилительных каскадов на полевых транзисторах проводят аналитическим методом. Эквивалентную схему для режима малого сигнала,
- 574. о Упрощенная эквивалентная схема усилительного каскада на полевом транзисторе . Zн С З И Rс Zи
- 575. Усилитель на полевом транзисторе Каскад управляется входным напряжением, которое изменяет ток транзистора. Последовательно с ним включен
- 576. Стокозатворная характеристика Ic = ƒ(Uзи, Uси) Uзи В Ic мА 4 2 - 2,0 - 1,0
- 577. Усилитель на полевом транзисторе Ic Uз > 0 UЗ Uз = 0 Uc Eп Uвх •
- 578. 6.9 Схемы обеспечения рабочего режима активного элемента .
- 579. Если Uвх Делитель напряжения с элементом, имеющим нелинейную ВАХ R Uвых о о rд + о
- 580. 281 Делитель напряжения с элементом, имеющим нелинейную ВАХ R Uвых о о rд – Uобр Iобр
- 581. о Делитель напряжения с элементом, имеющим нелинейную ВАХ R Uвых = UБЭ Переход Б-Э является обычным
- 582. о Делитель напряжения с элементом, имеющим нелинейную ВАХ о РТ Uбэ Iб Uб = 0,65В о
- 583. о Делитель напряжения с элементом, имеющим нелинейную ВАХ Как изменится напряжение на базе при изменении температуры,
- 584. о Делитель напряжения с элементом, имеющим нелинейную ВАХ Как изменится напряжение на базе о РТ Uбэ
- 585. 283 Ограничитель напряжения со стабилитроном КС147А R Uвых о о rд 4,7В Uпр Iпр Um >
- 586. На прямой ветви до напряжения 0,6 В диод закрыт. Его сопротивление много больше сопротивления R, поэтому
- 587. Образуется делитель напряжения R – rд. R Uвых о о rд Uвх=Um·sinωt о о Uвых =
- 588. На обратной ветви до напряжения Uст стабилитрон также закрыт, его сопротивление много больше сопротивления R и
- 589. Поменяем местами диод и стабилитрон На прямой ветви до напряжения 0,6 В диод закрыт. Его сопротивление
- 590. 415 Ограничитель напряжения со стабилитроном КС147А R Uвых о о rд 4,7В Uпр Iпр Um >
- 591. Применение выпрямительных диодов U=Um·sinωt VD Rн Uн ~ ωt U Uн Uн.ср t1 t2 Uн.ср =
- 592. 417 Применение выпрямительного диода R Uвых о о rд Uпр Iпр Uвх=Um·sinωt о о t 0,6В
- 593. 418 Применение выпрямительного диода R Uвых о о rд Uпр Iпр Uвх=Um·sinωt о о t 0,6В
- 594. 417 Применение выпрямительного диода R Uвых о о ЕСМ Uпр Iпр Подадим на диод напряжение смещения.
- 595. Некоторые пояснения к курсовому проекту.
- 596. каскад ОЭ Ес iб ~ С1 Rб1 Rк Rб2 Ек iвх С2 Сэ Rэ Uвых =
- 597. Что произойдет, если «забыли» включить сопротивление Rб1 Постоянное напряжение на базе равно нулю, ток базы равен
- 598. Что произойдет, если «забыли» включить сопротивление Rб2, сопротивление Rб1 включено Постоянное напряжение на базе максимальное и
- 599. «Забыли» подключить емкость Сэ Х Сэ Для постоянных токов и напряжений ничего не изменилось. Ес iб
- 600. Исходный «нормальный» режим работы каскада Iк Uкэ Iб • iб • Iб=0 • • РТ Uвх
- 601. Uвх Uб Uн Uк Uк о - Постоянная составляющая напряжения на коллекторе - Переменная составляющая напряжения
- 602. Лекция 16 Тема 7 1. ОСНОВЫ МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ 1.1 Основные термины и определения Микроэлектроника – раздел электроники,
- 603. Основы микроэлектроники Элемент – часть микросхемы, реализующая функцию какого либо электрорадиоэлемента, которая не может быть выделена
- 604. Основы микроэлектроники Компонент – часть микросхемы, реализующая функцию какого либо электрорадиоэлемента, которая может быть выделена как
- 605. 559 Бескорпусные транзисторы
- 606. 560 Основы микроэлектроники С точки зрения внутреннего устройства микросхема представляет собой совокупность большого числа элементов и
- 607. Микросхемотехника (интегральная схемотехника) как одна из основ микроэлектроники охватывает исследования и разработку оптимальных схем. Многие современные
- 608. Электрическая схема – условное графическое обозначение электрической цепи. На электрической схеме изображаются ее элементы – идеализированные
- 609. Электрическая схема Ес ~ С1 Rб1 “Rк” Rб2 С2 Сэ Rэ Rн + Еп • 563
- 610. Второй уровень - структурная схема. Она определяет функциональное соединение отдельных каскадов, описываемых электрическими схемами. Основы микроэлектроники
- 611. По функциональному назначению микросхемы подразделяются на аналоговые и цифровые. В аналоговых микросхемах сигналы изменяются по закону
- 612. Основы микроэлектроники 562
- 613. Основы микроэлектроники 326
- 614. 1.2 Конструктивно-технологические типы ИМС Конструктивно-технологическая классификация микросхем учитывает способы изготовления и получаемую при этом структуру. По
- 615. Кристалл интегральной микросхемы
- 616. Основным полупроводниковым материалом МС в настоящее время является кремний. Важное конструктивно-технологическое преимущество кремния связано со свойствами
- 617. Достаточно большая ширина запрещенной зоны кремния обуславливает малые обратные токи p-n-переходов, что позволяет создавать микросхемы, работающие
- 618. Разновидностью полупроводниковых МС являются совмещенные микросхемы, в которых транзисторы размещаются в активном слое кремния, а пленочные
- 619. Основным активным элементом микросхем являются биполярные транзисторы типа n-p-n. Кроме того используются диоды на основе p-n-переходов
- 620. Основным элементом МДП-микросхем являются МДП-транзисторы с каналом n-типа. Площадь этих транзисторов на кристалле значительно меньше, чем
- 621. В комплементарных МДП-микросхемах применяют МДП – транзисторы с индуцированными каналами n- и р- типа. Для этих
- 622. Гибридная интегральная микросхема содержит пленочные пассивные элементы и навесные активные компоненты. На диэлектрическую подложку наносятся пленочные
- 623. Конструктивно-технологические типы микросхем 574
- 624. 2. Технологические основы микроэлектроники 578
- 625. Структуры, электрические параметры микросхем и их элементов определяются технологией изготовления. Создание микросхем начинается с создания монокристаллических
- 626. Монокристаллические полупроводниковые слитки цилиндрической формы разрезают на пластины толщиной 0,4 – 0,5 мм. Далее пластины шлифуют,
- 627. Технологический цикл разделяют на два больших этапа – обработки пластин и сборочно-контрольной. На первом этапе на
- 628. Эпитаксия - процесс наращивания на пленку монокристаллического слоя, повторяющего структуру подложки или ее кристаллографическую ориентацию. Эпитаксиальная
- 629. Диффузия примесей – технологическая операция легирования – введение примесей в пластину или эпитаксиальную пленку. При высокой
- 630. Диффузия примесей Как правило, легирование ведется чрез маску двуокиси кремния или нитрида кремния Si3N4. Концентрация вводимых
- 631. Диффузия р- n- x Доноры SiO2 xo x N NД(х) Nа На уровне ХО концентрации доноров
- 632. Ионное легирование – технологическая операция введения примесей в поверхностный слой пластины или эпитаксиальной пленки путем бомбардировки
- 633. Ионное легирование позволяет создавать слои с субмикронными горизонтальными размерами толщиной менее 0,1 мкм с высокой воспроизводимостью
- 634. Термическое окисление Термическое окисление позволяет получить на поверхности кремниевых пластин пленку двуокиси кремния для создания изолирующих
- 635. Если после окисления удалить маску нитрида и провести неглубокое легирование донорами, то получим изолированные друг от
- 636. Травление Травление представляет собой удаление поверхностного слоя чаще всего химическим путем. Его применяют для получения максимально
- 637. Травление. Удаление участка двуокиси кремния. р- SiO2 Si Травитель Маска нерастворимого фоторезиста 591
- 638. Литография Литография – процесс формирования отверстий в масках, создаваемых на поверхности пластин, предназначенных для локального легирования,
- 639. Литография Рисунок будущей маски задается фотошаблоном. Он представляет собой стеклянную пластину, на одной стороне которой нанесена
- 640. Литография р- SiO2 Si Свет ФР ФШ р- Si р- Si После проявления негативный фоторезист удаляется
- 641. Разрешающая способность. Она оценивается максимальным числом линий раздельно воспроизводимых в маске в пределах 1 мм. Принципиальным
- 642. В ИМС применяются в основном транзисторы n-p-n-типа. Их особенность в интегральном исполнении состоит в наличии дополнительных
- 643. 3.1 Структура эпитаксиально-планарного транзистора Транзистор выполнен на высокоомной подложке р– типа. Локальной диффузией донорных примесей создается
- 644. Структура эпитаксиально-планарного транзистора р р- р+ р+ n+ n+ n+ n Э Б К Al SiO2
- 645. МНОГОЭМИТТЕРНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ Многоэмиттерные транзисторы n-p-n-типа отличаются от обычных тем, что в их базовой области р-типа создают
- 646. ТРАНЗИСТОРЫ С ДИОДОМ ШОТКИ 600 р р- р+ р+ n+ n+ n+ n Э Б К
- 647. 601 В микросхемах в качестве резисторов применяются базовые высокоомные слои р-типа. Изопланарная структура может быть следующей.
- 648. КОНДЕНСАТОРЫ • Структура МДП-конденсатора может быть следующей. Одной из обкладок является n+-слой, другой – слой металла
- 649. 603
- 650. 604 Литература Основная литература: 1. Булычев А. Л., Лямин П. М. Электронные приборы. М.: Лайт Лтд.,
- 651. 605 Литература Дополнительная литература: 7. Прянишников В.А. Электроника: Курс лекций. – СПб.: Корона прин,1998. 8. Жеребцов
- 652. 606 Бескорпусной транзистор с упаковкой
- 653. 607 Электровакуумные приборы
- 654. 608 Мощный генераторный триод с радиатором
- 655. 609 Электровакуумный пентод
- 656. 299 Микросхемы памяти и транзисторы
- 657. 611 Семестр 4 курс 2 факультет ФТ 1. Выпрямительные диоды: классификация; параметры, характеризующие их вольт-амперную характеристику
- 659. Скачать презентацию
Электроника
Электроника
ГОУ ВПО «СибГУТИ»
УрТИСИ
Кафедра
общепрофессиональных дисциплин
Направление подготовки
210300 – «Радиотехника»
210400 – «Телекоммуникации»
Екатеринбург 2010
ГОУ ВПО «СибГУТИ»
УрТИСИ
Кафедра
общепрофессиональных дисциплин
Направление подготовки
210300 – «Радиотехника»
210400 – «Телекоммуникации»
Екатеринбург 2010
Курс подготовил
Паутов Валентин Иванович
Доцент, кандидат технических наук,
доцент кафедры
общепрофессиональных дисциплин.
Лекции читает
Паутов
Курс подготовил
Паутов Валентин Иванович
Доцент, кандидат технических наук,
доцент кафедры
общепрофессиональных дисциплин.
Лекции читает
Паутов
Область науки и техники, занимающаяся разработкой, созданием электронных приборов и устройств,
Область науки и техники, занимающаяся разработкой, созданием электронных приборов и устройств,
Лекция 1
Введение
Курс базируется на физико-математической подготовке, получаемой при изучении дисциплин
Физические
Лекция 1
Введение
Курс базируется на физико-математической подготовке, получаемой при изучении дисциплин
Физические
Цель обучения
Научить:
− Осуществлять синтез электронных устройств с применением современных интерактивных
Цель обучения
Научить:
− Осуществлять синтез электронных устройств с применением современных интерактивных
В результате изучения дисциплины студенты должны:
Знать:
− физические процессы, протекающие в
В результате изучения дисциплины студенты должны:
Знать:
− физические процессы, протекающие в
Электроника
Методическое обеспечение курса
Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования для направления
Электроника
Методическое обеспечение курса
Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования для направления
Литература
Миловзоров О.В., Электроника: Учебник для вузов. /О.В. Миловзоров, И.Г. Панков.
Литература
Миловзоров О.В., Электроника: Учебник для вузов. /О.В. Миловзоров, И.Г. Панков.
4. Бобриков Л.З. Электроника. – СПб.: Питер, 2004.
5. Гусев В.Г., Гусев
4. Бобриков Л.З. Электроника. – СПб.: Питер, 2004.
5. Гусев В.Г., Гусев
Виды учебной работы
Курс завершается экзаменом.
Виды учебной работы
Курс завершается экзаменом.
Виды учебной работы для групп ВЕ-
Курс завершается экзаменом.
Виды учебной работы для групп ВЕ-
Курс завершается экзаменом.
Виды учебной работы
Виды учебной работы
Виды учебной работы
Виды учебной работы
Виды учебной работы для групп ВЕ-
Виды учебной работы для групп ВЕ-
Виды учебной работы для групп ВЕ-
Виды учебной работы для групп ВЕ-
Место дисциплины Электроника в учебном плане
17
Физические основы электроники
Физика
Химия радиоматериалов
Основы теории
Место дисциплины Электроника в учебном плане
17
Физические основы электроники
Физика
Химия радиоматериалов
Основы теории
1 Основные сведения о проводимости полупроводников
Физические принципы работы полупроводниковых
1 Основные сведения о проводимости полупроводников
Физические принципы работы полупроводниковых
В проводниках валентная и свободная зоны перекрываются, поэтому электроны свободно переходят
В проводниках валентная и свободная зоны перекрываются, поэтому электроны свободно переходят
Диэлектрики
В диэлектриках валентная и свободная зоны разделены запрещенной зоной значительной
Диэлектрики
В диэлектриках валентная и свободная зоны разделены запрещенной зоной значительной
20
Валентная
зона
Свободная
зона
К полупроводникам обычно относят вещества, удельная электропроводность которых
20
Валентная
зона
Свободная
зона
К полупроводникам обычно относят вещества, удельная электропроводность которых
По ширине запрещенной зоны полупроводники занимают промежуточное значение между проводниками
По ширине запрещенной зоны полупроводники занимают промежуточное значение между проводниками
Характерными особенностями полупроводниковых материалов являются резко выраженная зависимость электропроводности от:
Характерными особенностями полупроводниковых материалов являются резко выраженная зависимость электропроводности от:
1.2 Электропроводность полупроводников
1.2.1 Собственная электропроводность
24
Валентная
зона
Свободная
зона
εз
Электропроводность вещества и полупроводника в
1.2 Электропроводность полупроводников
1.2.1 Собственная электропроводность
24
Валентная
зона
Свободная
зона
εз
Электропроводность вещества и полупроводника в
Собственная электропроводность
Электроны, находящиеся в свободной зоне, обладают довольно большой энергией
Собственная электропроводность
Электроны, находящиеся в свободной зоне, обладают довольно большой энергией
Энергетические уровни валентной зоны обычно заполнены электронами внешней оболочки атомов
Энергетические уровни валентной зоны обычно заполнены электронами внешней оболочки атомов
Плоская модель кристаллической решётки
Связь атомов в кремнии устанавливается вследствие наличия
Плоская модель кристаллической решётки
Связь атомов в кремнии устанавливается вследствие наличия
Таким образом получается, что любой атом кремния связан с каждым
Таким образом получается, что любой атом кремния связан с каждым
Валентный электрон, находящийся в такой связи, по энергии расположен в валентной
Валентный электрон, находящийся в такой связи, по энергии расположен в валентной
По мере повышения температуры полупроводника некоторые валентные электроны получают дополнительную
По мере повышения температуры полупроводника некоторые валентные электроны получают дополнительную
31
Вакантный энергетический уровень
+
-
Свободная
зона
+
Появление электрона в свободной зоне и наведенного вакантного
31
Вакантный энергетический уровень
+
-
Свободная
зона
+
Появление электрона в свободной зоне и наведенного вакантного
Появление свободных уровней в валентной зоне позволяет для валентных электронов
Появление свободных уровней в валентной зоне позволяет для валентных электронов
Вакантный энергетический уровень в валентной зоне и соответственно свободную валентную
Вакантный энергетический уровень в валентной зоне и соответственно свободную валентную
Процесс образования свободного электрона и дырки принято называть генерацией.
Основным
Процесс образования свободного электрона и дырки принято называть генерацией.
Основным
Таким образом, за счёт термогенерации в полупроводнике образуется два типа
Таким образом, за счёт термогенерации в полупроводнике образуется два типа
Такой полупроводник называют беспримесным.
Он используется для создания высокоомных
Такой полупроводник называют беспримесным.
Он используется для создания высокоомных
1.2.2 Примесная электропроводность
полупроводников
37
Если в полупроводник ввести примеси, то к
1.2.2 Примесная электропроводность
полупроводников
37
Если в полупроводник ввести примеси, то к
При введении в кристаллическую структуру 4-х валентного кремния атома пятивалентного элемента
При введении в кристаллическую структуру 4-х валентного кремния атома пятивалентного элемента
Поэтому даже при воздействии малой дополнительной энергии электрон покидает атом и
Поэтому даже при воздействии малой дополнительной энергии электрон покидает атом и
Такие примесные полупроводники называются электронными или полупроводниками n-типа.
Электропроводность электронных полупроводников
Такие примесные полупроводники называются электронными или полупроводниками n-типа.
Электропроводность электронных полупроводников
Донорный полупроводник
41
Число атомов примеси должно быть существенно меньше числа атомов
Донорный полупроводник
41
Число атомов примеси должно быть существенно меньше числа атомов
Акцепторный полупроводник
При введении в кристаллическую структуру 4-х валентного кремния атомов
Акцепторный полупроводник
При введении в кристаллическую структуру 4-х валентного кремния атомов
При воздействии даже небольшой тепловой энергии электрон кремния может перейти в
При воздействии даже небольшой тепловой энергии электрон кремния может перейти в
Электропроводность дырочного полупроводника определяется дырками, которые являются здесь основными носителями заряда
Электропроводность дырочного полупроводника определяется дырками, которые являются здесь основными носителями заряда
Введение примесей в полупроводник приводит к образованию дополнительных энергетических уровней в
Введение примесей в полупроводник приводит к образованию дополнительных энергетических уровней в
46
Движение носителей заряда в полупроводниках обусловлено двумя физическими процессами:
диффузией
46
Движение носителей заряда в полупроводниках обусловлено двумя физическими процессами: диффузией
47
- градиенты концентраций,
- коэффициенты диффузии.
Если под влиянием внешних факторов нарушается
47
- градиенты концентраций,
- коэффициенты диффузии.
Если под влиянием внешних факторов нарушается
48
Направленное перемещение носителей заряда под действием электрического поля Е называется
48
Направленное перемещение носителей заряда под действием электрического поля Е называется
48
Электропроводность полупроводника отражена в уравнении непрерывности
Р-
NР >> Nn
n-
48
Электропроводность полупроводника отражена в уравнении непрерывности
Р-
NР >> Nn
n-
Основным параметром полупроводникового материала является подвижность носителей заряда
μ. (читается
Основным параметром полупроводникового материала является подвижность носителей заряда
μ. (читается
Подвижность электронов μn выше подвижности дырок μp
μn > μp.
Подвижность электронов μn выше подвижности дырок μp
μn > μp.
Важным параметром полупроводника является время жизни носителей τ (читается
Важным параметром полупроводника является время жизни носителей τ (читается
Подвижность носителей заряда связана с коэффициентом диффузии D
следующим соотношением:
D
Подвижность носителей заряда связана с коэффициентом диффузии D
следующим соотношением:
D
Введение примесей (присадок) в металл
(в полупроводниковый материал) с целью
Введение примесей (присадок) в металл (в полупроводниковый материал) с целью
Вопросы тестирования
1. К полупроводниковым материалам относятся элементы таблицы Менделеева:
2. К
Вопросы тестирования
1. К полупроводниковым материалам относятся элементы таблицы Менделеева:
2. К
Вопросы тестирования
6. В какой энергетической зоне энергия электрона наибольшая?
7. Энергетические
Вопросы тестирования
6. В какой энергетической зоне энергия электрона наибольшая?
7. Энергетические
Вопросы тестирования
11.Уравнение непрерывности показывает:
12. В какой энергетической зоне находится уровень
Вопросы тестирования
11.Уравнение непрерывности показывает:
12. В какой энергетической зоне находится уровень
2.1 Электронно – дырочный переход
(p-n-переход)
Работа большинства полупроводниковых приборов основана
2.1 Электронно – дырочный переход
(p-n-переход)
Работа большинства полупроводниковых приборов основана
Граница между двумя областями монокристалла полупроводника, одна из которых имеет
Граница между двумя областями монокристалла полупроводника, одна из которых имеет
р-n-переход
-
-
-
-
+
+
р-
n-
64
Полупроводник р-типа
Полупроводник n-типа
р-n-переход
-
-
-
-
+
+
р-
n-
64
Полупроводник р-типа
Полупроводник n-типа
Считаем, что граница раздела монокристаллов плоская,
место соединения является идеальным,
внешнее
Считаем, что граница раздела монокристаллов плоская, место соединения является идеальным, внешнее
Следовательно, в данной полупроводниковой структуре имеется неравномерность концентрации подвижных носителей
Следовательно, в данной полупроводниковой структуре имеется неравномерность концентрации подвижных носителей
В полупроводнике р-типа присутствуют в равном количестве подвижные дырки заряженные
В полупроводнике р-типа присутствуют в равном количестве подвижные дырки заряженные
Под действием разности концентраций электроны из n-области будут перемещаться в
Под действием разности концентраций электроны из n-области будут перемещаться в
В результате в пограничной области образуются нескомпенсированные заряды неподвижных ионов.
В результате в пограничной области образуются нескомпенсированные заряды неподвижных ионов.
Пришедшие в n-слой дырки зарядили его положительным зарядом. В р-слое
Пришедшие в n-слой дырки зарядили его положительным зарядом. В р-слое
Этот двойной электрический слой создаёт электрическое поле с напряжённостью Е0
Этот двойной электрический слой создаёт электрическое поле с напряжённостью Е0
Это поле вызывает направленное движение носителей заряда через переход –
Это поле вызывает направленное движение носителей заряда через переход –
59
-
-
-
-
+
+
n
-
+
-
Наступит равновесное состояние и результирующий ток окажется равным нулю.
59
-
-
-
-
+
+
n
-
+
-
Наступит равновесное состояние и результирующий ток окажется равным нулю.
Слой p-n-перехода в целом должен содержать равное число положительных и
Слой p-n-перехода в целом должен содержать равное число положительных и
Таким образом, большая часть обеднённой области сосредотачивается в слаболегированном (высокоомном) слое.
61
-
-
-
-
+
+
n
-
+
-
слаболегированный
Таким образом, большая часть обеднённой области сосредотачивается в слаболегированном (высокоомном) слое.
61
-
-
-
-
+
+
n
-
+
-
слаболегированный
Основным параметром p-n-перехода является высота потенциального барьера (контактная разность потенциалов)
Основным параметром p-n-перехода является высота потенциального барьера (контактная разность потенциалов)
2.2 Подключение внешнего источника напряжения к p-n-переходу
Подключим к p-n-переходу внешнее
2.2 Подключение внешнего источника напряжения к p-n-переходу
Подключим к p-n-переходу внешнее
78
U
-
+
+
-
p-
-
n-
E
0
+
+
+
+
φ0
U
Напряжение U оказалось включенным встречно с внутренним электрическим полем Е0.
78
U
-
+
+
-
p-
-
n-
E
0
+
+
+
+
φ0
U
Напряжение U оказалось включенным встречно с внутренним электрическим полем Е0.
Количество носителей, обладающих энергией, достаточной для преодоления потенциального барьера, увеличивается.
Количество носителей, обладающих энергией, достаточной для преодоления потенциального барьера, увеличивается.
Учитывая, что концентрации неосновных много меньше концентрации основных носителей, можно
Учитывая, что концентрации неосновных много меньше концентрации основных носителей, можно
Нарушенное условие равновесного состояния р-n-структуры должно быть восстановлено за счет
Нарушенное условие равновесного состояния р-n-структуры должно быть восстановлено за счет
Этот ток далее будем называть прямым током IПР.
Внешнее
Этот ток далее будем называть прямым током IПР.
Внешнее
Уменьшение результирующего поля в
p-n-переходе приводит к уменьшению объёмного заряда
Уменьшение результирующего поля в
p-n-переходе приводит к уменьшению объёмного заряда
Процесс внедрения носителей заряда в какую-либо область полупроводника, для которой
Процесс внедрения носителей заряда в какую-либо область полупроводника, для которой
2.3 Включение p-n-перехода в обратном
направлении
Включим внешнее напряжение U (+)
2.3 Включение p-n-перехода в обратном
направлении
Включим внешнее напряжение U (+)
Поле p-n-перехода втягивает все подошедшие к нему неосновные носители независимо от
Поле p-n-перехода втягивает все подошедшие к нему неосновные носители независимо от
Ток неосновных носителей через p-n-переход называется обратным.
Внешнее напряжение при
Ток неосновных носителей через p-n-переход называется обратным.
Внешнее напряжение при
В связи с тем, что прямой ток много больше обратного
В связи с тем, что прямой ток много больше обратного
При обратном включении суммарная напряжённость электрического поля в
p-n-переходе возрастает.
При обратном включении суммарная напряжённость электрического поля в p-n-переходе возрастает.
Процесс втягивания неосновных носителей заряда при обратном включении называется экстракцией.
Процесс втягивания неосновных носителей заряда при обратном включении называется экстракцией.
Таким образом
Идеализированный p-n-переход обладает свойством изменять электропроводность при подключении внешнего
Таким образом
Идеализированный p-n-переход обладает свойством изменять электропроводность при подключении внешнего
74
74
2.4 Вольт-амперная характеристика
p-n-перехода (ВАХ)
Зависимость тока через p-n-переход от приложенного
2.4 Вольт-амперная характеристика
p-n-перехода (ВАХ)
Зависимость тока через p-n-переход от приложенного
Вольт-амперная характеристика
p-n-перехода (ВАХ)
(1)
где
- температурный потенциал.
k – постоянная Больцмана,
q – заряд
Вольт-амперная характеристика
p-n-перехода (ВАХ)
(1)
где
- температурный потенциал.
k – постоянная Больцмана,
q – заряд
При прямом включении и UПР > 0,1 B
При обратном включении
Uобр
При прямом включении и UПР > 0,1 B
При обратном включении
Uобр
Зависимость тока через p-n-переход от приложенного к нему напряжения, выраженная
Зависимость тока через p-n-переход от приложенного к нему напряжения, выраженная
Выразим напряжение на р-n-переходе от тока
(3)
78
Выразим напряжение на р-n-переходе от тока
(3)
78
Обратное напряжение – сотни вольт,
обратный ток – единицы-десятки микроампер.
Таким
Обратное напряжение – сотни вольт,
обратный ток – единицы-десятки микроампер.
Таким
2.5 Емкости p-n-перехода
При прямом напряжении из
р-области в n-область инжектируются носители
2.5 Емкости p-n-перехода
При прямом напряжении из р-области в n-область инжектируются носители
Это изменение, вызванное приложенным напряжением, можно рассматривать как действие некоторой
Это изменение, вызванное приложенным напряжением, можно рассматривать как действие некоторой
Барьерная емкость
Барьерная ёмкость Сб представляет собой изменение заряда в i-области под
Барьерная емкость
Барьерная ёмкость Сб представляет собой изменение заряда в i-области под
Барьерная емкость
Ширина p-n-перехода зависит от Uобр.
При изменении тока меняется
Барьерная емкость
Ширина p-n-перехода зависит от Uобр. При изменении тока меняется
Барьерная емкость
103
p-n-переход можно рассматривать как систему из двух проводящих плоскостей, разделённых
Барьерная емкость
103
p-n-переход можно рассматривать как систему из двух проводящих плоскостей, разделённых
2.6 Пробой p-n-перехода
Пробой p-n-перехода – это явление резкого увеличения обратного
2.6 Пробой p-n-перехода
Пробой p-n-перехода – это явление резкого увеличения обратного
Электрические пробои связаны с увеличением напряжённости электрического поля в р-n-
Электрические пробои связаны с увеличением напряжённости электрического поля в р-n-
В узких p-n-переходах при высокой концентрации примесей возникает туннельный пробой.
При
В узких p-n-переходах при высокой концентрации примесей возникает туннельный пробой.
При
В относительно широких
p-n-переходах возникает лавинный пробой.
Механизм лавинного пробоя заключается в
В относительно широких
p-n-переходах возникает лавинный пробой.
Механизм лавинного пробоя заключается в
При лавинном пробое также ток резко возрастает, а сопротивление
p-n-перехода
При лавинном пробое также ток резко возрастает, а сопротивление p-n-перехода
2.7 Влияние температуры на вольт-амперную характеристику p-n-перехода
Процессы в p-n-переходе в сильной
2.7 Влияние температуры на вольт-амперную характеристику p-n-перехода
Процессы в p-n-переходе в сильной
Температурная зависимость прямой ветви ВАХ, согласно (1), определяется изменениями тока
Температурная зависимость прямой ветви ВАХ, согласно (1), определяется изменениями тока
Повышение температуры приводит к сдвигу
прямой ветви вольт-амперной характеристики в сторону
Повышение температуры приводит к сдвигу
прямой ветви вольт-амперной характеристики в сторону
Для обратной ветви ВАХ ток p-n-перехода определяется концентрацией неосновных носителей.
Для обратной ветви ВАХ ток p-n-перехода определяется концентрацией неосновных носителей.
2.8 Контакты и переходы в полупроводниках
Контакты и переходы могут быть организованы
2.8 Контакты и переходы в полупроводниках
Контакты и переходы могут быть организованы
Контакты и переходы в полупроводниках
n-n+-, p-p+ - электронно-электронный переход, который образуется
Контакты и переходы в полупроводниках
n-n+-, p-p+ - электронно-электронный переход, который образуется
М-p-, М-n- – переход металл-полупроводник;
М-p+-p-, М-n+-n – переход металл - обогащённый
М-p-, М-n- – переход металл-полупроводник;
М-p+-p-, М-n+-n – переход металл - обогащённый
- гетеропереходы,
где ε31 и ε32 – материалы с различной шириной
- гетеропереходы,
где ε31 и ε32 – материалы с различной шириной
Полупроводниковый диод –
электронный прибор, имеющий два электрических вывода и
Полупроводниковый диод – электронный прибор, имеющий два электрических вывода и
диоды
118
Выпрямительные диоды предназначены
для преобразования переменного тока.
В зависимости от
диоды
118
Выпрямительные диоды предназначены
для преобразования переменного тока.
В зависимости от
диоды
119
В специальных диодах используются различные свойства p-n-переходов: - явление электрического
диоды
119
В специальных диодах используются различные свойства p-n-переходов: - явление электрического
120
p+
n-
Э Б
IПР
Rр-n
++++
──
rб
Большинство диодов выполнено на основе несимметричных p-n-переходов NP >>
120
p+
n-
Э Б
IПР
Rр-n
++++
──
rб
Большинство диодов выполнено на основе несимметричных p-n-переходов NP >>
В реальных p-n-переходах необходимо учитывать сопротивление базы rб.
С его
В реальных p-n-переходах необходимо учитывать сопротивление базы rб. С его
При высоком уровне инжекции в реальных
p-n-переходах наблюдается эффект модуляции
При высоком уровне инжекции в реальных
p-n-переходах наблюдается эффект модуляции
123
Теоретическая ВАХ
С учетом rб = const
С учетом эффекта модуляции сопротивления базы
123
Теоретическая ВАХ
С учетом rб = const
С учетом эффекта модуляции сопротивления базы
2.9 Выпрямительные диоды
Возможность применения диодов в тех или иных электрических
2.9 Выпрямительные диоды
Возможность применения диодов в тех или иных электрических
125
Зависимость какого-либо свойства диода, выраженная в числовой форме, называется параметром.
125
Зависимость какого-либо свойства диода, выраженная в числовой форме, называется параметром.
126
Зависимость тока Iпр от приложенного напряжения Uпр, может быть получена
126
Зависимость тока Iпр от приложенного напряжения Uпр, может быть получена
Выпрямительные диоды характеризуются набором статических и динамических параметров.
Статический параметр
Выпрямительные диоды характеризуются набором статических и динамических параметров.
Статический параметр
UПР
В
Uобр
IПР
Iобр
I0
t=20 C
o
Uпроб
ВАХ диода
128
В
+ + +
0.3 0.6 0.9
Iпр
UПР
К статическим
UПР
В
Uобр
IПР
Iобр
I0
t=20 C
o
Uпроб
ВАХ диода
128
В
+ + +
0.3 0.6 0.9
Iпр
UПР
К статическим
UПР
В
Uобр
IПР
Iобр
I0
129
В
+ + +
0.3 0.6 0.9
Iпр
UПР
- максимальный допустимый прямой ток
UПР
В
Uобр
IПР
Iобр
I0
129
В
+ + +
0.3 0.6 0.9
Iпр
UПР
- максимальный допустимый прямой ток
130
При протекании по диоду прямого тока и наличии прямого напряжения
130
При протекании по диоду прямого тока и наличии прямого напряжения
UПР
В
Uобр
IПР
Iобр
I0
t=20 C
o
Uпроб
131
РДОП
обратный ток диода I0;
- обратное допустимое напряжение UОБР.ДОП;
UПР
В
Uобр
IПР
Iобр
I0
t=20 C
o
Uпроб
131
РДОП
обратный ток диода I0;
- обратное допустимое напряжение UОБР.ДОП;
UПР
В
Uобр
IПР
Iобр
I0
t=20 C
o
Uпроб
132
RОБР = UОБР/IОБР - сопротивление диода при обратном
UПР
В
Uобр
IПР
Iобр
I0
t=20 C
o
Uпроб
132
RОБР = UОБР/IОБР - сопротивление диода при обратном
133
Uпр
В
Uобр
IПР
Iобр
∆Iпр
∆Uпр
r =
∆UПР
∆IПР
д
- дифференциальное сопротивление
Рабочая точка
Iпр1
Iпр2
Iпр1
Iпр2-
ΔIпр = ( )
133
Uпр
В
Uобр
IПР
Iобр
∆Iпр
∆Uпр
r =
∆UПР
∆IПР
д
- дифференциальное сопротивление
Рабочая точка
Iпр1
Iпр2
Iпр1
Iпр2-
ΔIпр = ( )
134
Влияние температуры на параметры и характеристики диодов
При изменении температуры корпуса
134
Влияние температуры на параметры и характеристики диодов
При изменении температуры корпуса
135
Влияние температуры
Смещение прямой ветви ВАХ диода при изменении температуры оценивается
135
Влияние температуры
Смещение прямой ветви ВАХ диода при изменении температуры оценивается
UПР
В
Uобр
IПР
Iобр
I0
t=600С t=20 C
o
Uпроб
136
В
+ + +
0.3 0.6 0.9
∆t =(60 –
UПР
В
Uобр
IПР
Iобр
I0
t=600С t=20 C
o
Uпроб
136
В
+ + +
0.3 0.6 0.9
∆t =(60 –
137
Обратный ток I0 обусловлен термогенерацией пар носителей в нейтральных p- и
137
Обратный ток I0 обусловлен термогенерацией пар носителей в нейтральных p- и
138
Обратная ветвь диодов до напряжения пробоя практически сливается с осью напряжения
138
Обратная ветвь диодов до напряжения пробоя практически сливается с осью напряжения
Общее обозначение диодов
VD
А К
Iпр
139
+Uпр
-Uпр
p+
n-
b
a
600
a 6
b 5
мм
Iпр
Анод
Катод
Общее обозначение диодов
VD
А К
Iпр
139
+Uпр
-Uпр
p+
n-
b
a
600
a 6
b 5
мм
Iпр
Анод
Катод
Для экспериментального получения прямой ветви диода и определения параметров
смоделируем
Для экспериментального получения прямой ветви диода и определения параметров смоделируем
На основании измеренных данных строится прямая ветвь диода
IПР
Iпр (мА) 1 5
На основании измеренных данных строится прямая ветвь диода
IПР
Iпр (мА) 1 5
Применение выпрямительных диодов
142
Диоды применяются для преобразования переменного напряжения в частности
Применение выпрямительных диодов
142
Диоды применяются для преобразования переменного напряжения в частности
Выпрямление переменного напряжения
t
U(t)
IН(t)
Iн.ср
143
U(t)
А
Rн
Uн
~
+
+
-
IН(t)
Выпрямление переменного напряжения
t
U(t)
IН(t)
Iн.ср
143
U(t)
А
Rн
Uн
~
+
+
-
IН(t)
Разделение разнополярных сигналов
144
t
U(t)
UН1
t
UН2
U(t)
П
Rн
UН1
UН2
Разделение разнополярных сигналов
144
t
U(t)
UН1
t
UН2
U(t)
П
Rн
UН1
UН2
Домашнее задание
подготовка ответа на один из вопросов экзаменационного билета
145
Вычислить напряжение на
Домашнее задание
подготовка ответа на один из вопросов экзаменационного билета
145
Вычислить напряжение на
ДИОДЫ
ДИОДЫ
Предназначены для работы на сверхвысоких частотах (f > 10 мГц).
Характеризуются малым
Предназначены для работы на сверхвысоких частотах (f > 10 мГц).
Характеризуются малым
Х - емкостное сопротивление перехода
U(t)=Um·sinωt
RН
Uн
~
Сп
•
•
•
СП
Х - емкостное сопротивление перехода
U(t)=Um·sinωt
RН
Uн
~
Сп
•
•
•
СП
Эквивалентная схема диода на высоких частотах
Rр-n
Сп
rб
При прямом включении диода
rб >>
Rр-n,
При
Эквивалентная схема диода на высоких частотах
Rр-n
Сп
rб
При прямом включении диода
rб >>
Rр-n,
При
Предназначены для работы в импульсных устройствах.
Диоды относятся к универсальным.
2.11 Импульсные диоды
Rн
U
t
Uпр
t
Iпр
tвосст
Iобр
Iо
tвосст
Предназначены для работы в импульсных устройствах.
Диоды относятся к универсальным.
2.11 Импульсные диоды
Rн
U
t
Uпр
t
Iпр
tвосст
Iобр
Iо
tвосст
150
Для демонстрации процесса выпрямления смоделируем схему.
U(t)
VD
Rн
Uн
~
А
Осц.
=
+
UCM
V
150
Для демонстрации процесса выпрямления смоделируем схему.
U(t)
VD
Rн
Uн
~
А
Осц.
=
+
UCM
V
151
Процесс преобразования.
151
Процесс преобразования.
Специальные диоды
2.12 Стабилитроны (опорные диоды)
152
Стабилитроны – диоды, в которых
Специальные диоды
2.12 Стабилитроны (опорные диоды)
152
Стабилитроны – диоды, в которых
Стабилитроны
153
Если в режиме пробоя тепловая мощность, выделяющаяся на диоде, не
Стабилитроны
153
Если в режиме пробоя тепловая мощность, выделяющаяся на диоде, не
вольт-амперная характеристика
UПР
Uобр
В
Iпр
IСТ
∆Uпр
Uст
Рдоп
Iст.max
∆Iст
∆Uст
∆Uст
t
∆t = 40 C
o
156
Стабилитроны
•
Рабочий
участок
ВАХ
вольт-амперная характеристика
UПР
Uобр
В
Iпр
IСТ
∆Uпр
Uст
Рдоп
Iст.max
∆Iст
∆Uст
∆Uст
t
∆t = 40 C
o
156
Стабилитроны
•
Рабочий
участок
ВАХ
Основные параметры стабилитронов:
UСТ - напряжение стабилизации,
IСТ - средний ток стабилизации,
Icт.max
Основные параметры стабилитронов:
UСТ - напряжение стабилизации,
IСТ - средний ток стабилизации,
Icт.max
Обозначение стабилитронов
А К
Односторонний
Двусторонний
КС168А КС210Б
Кремниевый стабилитрон, серии 100, напряжение стабилизации
Обозначение стабилитронов
А К
Односторонний
Двусторонний
КС168А КС210Б
Кремниевый стабилитрон, серии 100, напряжение стабилизации
Стабилитрон, включенный в цепь в прямом направлении и используемый в
Стабилитрон, включенный в цепь в прямом направлении и используемый в
Стабилитроны используются также в качестве фиксаторов и ограничителей напряжения,
применяются в
Стабилитроны используются также в качестве фиксаторов и ограничителей напряжения,
применяются в
Применение стабилитронов
Стабилитроны применяются в схемах стабилизаторов напряжения.
Были разработаны термокомпенсированные
Применение стабилитронов
Стабилитроны применяются в схемах стабилизаторов напряжения.
Были разработаны термокомпенсированные
RН
UП +
R0
VD1
VD2
-
UН = UСТ
VD1- стабилитрон с положительным ТКН, включен в
RН
UП +
R0
VD1
VD2
-
UН = UСТ
VD1- стабилитрон с положительным ТКН, включен в
Rн
+ UП
R0
UВЫХ
Для проведения расчетов стабилизатора была разработана схема замещения (модель)
Rн
+ UП
R0
UВЫХ
Для проведения расчетов стабилизатора была разработана схема замещения (модель)
Стабилитроны
Стабилитроны
Стабилитрон
Стабилитрон
Стабилитроны
.
Стабилитроны
Домашнее задание
подготовка ответа на один из вопросов экзаменационного билета
1. Вычислить ток
Стабилитроны
.
Стабилитроны
Домашнее задание
подготовка ответа на один из вопросов экзаменационного билета
1. Вычислить ток
Стабилитроны
2. Принцип работы стабилизатора напряжения на основе стабилитрона.
Термокомпенсация напряжения стабилизатора.
Стабилитроны
Стабилитроны
2. Принцип работы стабилизатора напряжения на основе стабилитрона.
Термокомпенсация напряжения стабилизатора.
Стабилитроны
2.13 Туннельные диоды
В туннельных диодах используется эффект туннельного прохождения зарядов
2.13 Туннельные диоды
В туннельных диодах используется эффект туннельного прохождения зарядов
Туннельные диоды
Эффект туннельного прохождения зарядов через p-n-переход.
Заряды проходят в обоих
Туннельные диоды
Эффект туннельного прохождения зарядов через p-n-переход.
Заряды проходят в обоих
В прямом включении ток вначале возрастает. При некотором напряжении Umax
В прямом включении ток вначале возрастает. При некотором напряжении Umax
При напряжении Umin число таких электронов уменьшается до нуля и
При напряжении Umin число таких электронов уменьшается до нуля и
Ввиду очень малой толщины слоя
р-n-перехода время перехода электронов через
Ввиду очень малой толщины слоя р-n-перехода время перехода электронов через
Вольт-амперная характеристика туннельного диода
Uпр
В
IПР
Iобр
∆Iпр
∆Uпр
Umax
Iпр.max
Iдиф
Iтун
rд =
∆Uпр
∆Iпр
Параметры
Imax,
Imin.
Umax,
Umin.
171
Umin.
Iпр.min
Туннельные диоды
Вольт-амперная характеристика туннельного диода
Uпр
В
IПР
Iобр
∆Iпр
∆Uпр
Umax
Iпр.max
Iдиф
Iтун
rд =
∆Uпр
∆Iпр
Параметры
Imax,
Imin.
Umax,
Umin.
171
Umin.
Iпр.min
Туннельные диоды
Применение туннельного диода
Uвых
r =
∆Uпр
∆Iпр
д
Диод включен последовательно с нагрузкой и
Применение туннельного диода
Uвых
r =
∆Uпр
∆Iпр
д
Диод включен последовательно с нагрузкой и
В генераторном режиме схема вырабатывает колебания электрического тока, например синусоидальной
В генераторном режиме схема вырабатывает колебания электрического тока, например синусоидальной
Для возникновения колебаний в схеме следует выполнить два условия.
Напряжение U
Для возникновения колебаний в схеме следует выполнить два условия.
Напряжение U
В переключательном режиме схема вырабатывает импульсы электрического тока прямоугольной формы, если
В переключательном режиме схема вырабатывает импульсы электрического тока прямоугольной формы, если
Вид ВАХ туннельного диода и величины тока и напряжения.
176
rд ≈
Вид ВАХ туннельного диода и величины тока и напряжения.
176
rд ≈
Обозначение туннельного диода на электрических схемах
178
3И202А
- Предназначен для работы в
Обозначение туннельного диода на электрических схемах
178
3И202А
- Предназначен для работы в
Такие диоды строятся на вырожденном полупроводнике. У них отсутствует максимум
Такие диоды строятся на вырожденном полупроводнике. У них отсутствует максимум
Прямая ветвь ВАХ используется как обратная, диод закрыт, если напряжение меньше
Прямая ветвь ВАХ используется как обратная, диод закрыт, если напряжение меньше
Обозначение обращенного диода
АИ402Д
А – арсенид-галлиевый,
И – туннельный,
4
Обозначение обращенного диода
АИ402Д
А – арсенид-галлиевый,
И – туннельный,
4
Вопросы в экзаменационных билетах
1. Принцип работы туннельного диода. Его ВАХ и
Вопросы в экзаменационных билетах
1. Принцип работы туннельного диода. Его ВАХ и
2.15 Варикап
Диод, в котором используется
барьерная емкость p-n-перехода.
Величина емкости
2.15 Варикап
Диод, в котором используется
барьерная емкость p-n-перехода.
Величина емкости
СВ
UОБР
В
С0
Св.min
Св.mах
Параметры:
- Св.min, Св.mах,
- коэффициент перекрытия по емкости Кс
- Кс =
СВ
UОБР
В
С0
Св.min
Св.mах
Параметры:
- Св.min, Св.mах,
- коэффициент перекрытия по емкости Кс
- Кс =
Обозначение варикапов
КВ107А
К – на основе кремния,
В – варикап,
1 -
Обозначение варикапов
КВ107А
К – на основе кремния,
В – варикап,
1 -
Варикап используется в качестве электрически управляемой емкости.
~
С
СВ
R
r
Uупр
+
-
L
С >> Cв
L
и
СВ
образуют колебательный
Варикап используется в качестве электрически управляемой емкости.
~
С
СВ
R
r
Uупр
+
-
L
С >> Cв
L
и
СВ
образуют колебательный
Вопросы по варикапу
Варикап, принцип работы. Характеристики и параметры варикапа.
Применение варикапа
Вопросы по варикапу
Варикап, принцип работы. Характеристики и параметры варикапа.
Применение варикапа
2.16 Фотодиод
n
+
Ф
(-)
+
Е
188
ФОТОДИОД - полупроводниковый диод,
в котором используется зависимость
2.16 Фотодиод
n
+
Ф
(-)
+
Е
188
ФОТОДИОД - полупроводниковый диод,
в котором используется зависимость
Световой поток Ф c энергией , падающий на
р-n-переход, приводит к
Световой поток Ф c энергией , падающий на р-n-переход, приводит к
170
Общий ток через переход
При этом между электродами устанавливается некоторая
170
Общий ток через переход
При этом между электродами устанавливается некоторая
На основании соотношения для тока можно определить выходное напряжение.
171
UВЫХ =
На основании соотношения для тока можно определить выходное напряжение.
171
UВЫХ =
Вольт-амперные характеристики фотодиода
172
UПР
Uобр
IФ
I0
I
Ф=0
Ф*> 0
•
•
Ф** > Ф*
Ф – интенсивность
Вольт-амперные характеристики фотодиода
172
UПР
Uобр
IФ
I0
I
Ф=0
Ф*> 0
•
•
Ф** > Ф*
Ф – интенсивность
Обычно фотодиод работает с внешним источником напряжения
фотодиодный режим.
191
RН
Ф
IФ
Е
+
-
•
Обычно фотодиод работает с внешним источником напряжения
фотодиодный режим.
191
RН
Ф
IФ
Е
+
-
•
фотодиодный режим
192
Е = UН + UФД
IФ
UОБР
Iобр
РТ
Ф=0
Ф > 0
•
•
UФД
Е
Е/RH
UТ
IТ
Фотодиод
фотодиодный режим
192
Е = UН + UФД
IФ
UОБР
Iобр
РТ
Ф=0
Ф > 0
•
•
UФД
Е
Е/RH
UТ
IТ
Фотодиод
Работа фотодиода в генераторном режиме
193
Если к выводам фотодиода
Работа фотодиода в генераторном режиме
193
Если к выводам фотодиода
При R →∞ I = 0
имеем UХХ – напряжение
При R →∞ I = 0 имеем UХХ – напряжение
Таким образом фотодиод является:
- приемником (датчиком) оптического излучения,
-
Таким образом фотодиод является: - приемником (датчиком) оптического излучения, -
ФД24К – фотодиод, разработка 24,
разновидности К.
Имеет интегральную чувствительность
Si =
ФД24К – фотодиод, разработка 24, разновидности К. Имеет интегральную чувствительность Si =
197
Внешний вид фотодиодов
Фотодиод
197
Внешний вид фотодиодов
Фотодиод
198
2.17 Светоизлучающие диоды (СИД)
Светодиод — это полупроводниковый прибор, преобразующий энергию
198
2.17 Светоизлучающие диоды (СИД)
Светодиод — это полупроводниковый прибор, преобразующий энергию
СИД излучения
199
Свободная зона.
Запрещенная зона.
Валентная зона.
Обычно излучение является монохроматическим,
СИД излучения
199
Свободная зона.
Запрещенная зона.
Валентная зона.
Обычно излучение является монохроматическим,
200
Ширина запрещенной зоны в активной области светодиода должна быть близка
200
Ширина запрещенной зоны в активной области светодиода должна быть близка
201
Интенсивность излучения легко модулируется величиной тока «накачки» светодиода и обладает
201
Интенсивность излучения легко модулируется величиной тока «накачки» светодиода и обладает
202
Одна из основных характеристик эффективности светодиода — внешний квантовый выход.
Квантовый
202
Одна из основных характеристик эффективности светодиода — внешний квантовый выход.
Квантовый
203
Яркость светодиода характеризуется световым потоком и осевой силой света, а
203
Яркость светодиода характеризуется световым потоком и осевой силой света, а
204
Для производства светодиодов используются различные материалы.
- Арсенид галлия GaAs.
- Фосфид
204
Для производства светодиодов используются различные материалы. - Арсенид галлия GaAs. - Фосфид
205
205
206
Инфракрасный светодиод
206
Инфракрасный светодиод
207
Обозначение
АЛ106А – GaAs инфракрасного диапазона,
АЛ102Б – зеленого цвета,
КЛ104А – светодиодные
207
Обозначение
АЛ106А – GaAs инфракрасного диапазона,
АЛ102Б – зеленого цвета,
КЛ104А – светодиодные
208
Полупроводниковые индикаторы
На основе светодиодов изготовляют индикаторы.
Различают индикаторы точечные, предназначенные
208
Полупроводниковые индикаторы
На основе светодиодов изготовляют индикаторы.
Различают индикаторы точечные, предназначенные
209
В знаковых индикаторах каждый диод представлен сегментом. Из семи сегментов
209
В знаковых индикаторах каждый диод представлен сегментом. Из семи сегментов
210
Большими возможностями обладают индикаторы в виде матриц точечных элементов.
Например,
210
Большими возможностями обладают индикаторы в виде матриц точечных элементов.
Например,
211
Что такое светодиод?
http://www.radiodetali.com/article/all/led-faq.htm
211
Что такое светодиод?
http://www.radiodetali.com/article/all/led-faq.htm
212
Когерентное излучение
_
ε
hν
При определенных условиях в полупроводнике существует система возбужденных и невозбужденных
212
Когерентное излучение
_
ε
hν
При определенных условиях в полупроводнике существует система возбужденных и невозбужденных
213
Возбужденные электроны скапливаются возле дна свободной зоны, а дырки – у
213
Возбужденные электроны скапливаются возле дна свободной зоны, а дырки – у
214
Если возбужденную систему облучить световым потоком с энергией
hν < ∆ε
214
Если возбужденную систему облучить световым потоком с энергией
hν < ∆ε
215
Процесс взаимодействия кванта света с возбужденным электроном таков, что фотоны
215
Процесс взаимодействия кванта света с возбужденным электроном таков, что фотоны
194
В последнее время были разработаны полупроводниковые источники белого излучения.
В
194
В последнее время были разработаны полупроводниковые источники белого излучения. В
217
+U
- U
Ge
n-
GaAs
n-
GaAs
p-
Обратно смещенный переход
Прямо смещенный переход
Инфракрасное излучение
λ =
217
+U
- U
Ge
n-
GaAs
n-
GaAs
p-
Обратно смещенный переход
Прямо смещенный переход
Инфракрасное излучение λ =
218
Когерентное излучение
218
Когерентное излучение
2.18 Диод с барьером Шоттки ДШ
Диод основан на структуре n -
2.18 Диод с барьером Шоттки ДШ
Диод основан на структуре n -
Диод Шоттки
n
+
n
M
(-)
+ -
φо
Из-за резкого различия концентраций свободных электронов инжекция
Диод Шоттки
n
+
n
M
(-)
+ -
φо
Из-за резкого различия концентраций свободных электронов инжекция
ДШ
3И401А
222
Uпр
В
Iпр
0,2 0,5 0,7
Ge ДШ Si
ДШ
3И401А
222
Uпр
В
Iпр
0,2 0,5 0,7
Ge ДШ Si
Преимущества ДШ.
Малая инерционность, нет процессов накопления и рассасывания зарядов.
Преимущества ДШ.
Малая инерционность, нет процессов накопления и рассасывания зарядов.
2.17 Классификация и система обозначений диодов
Система обозначений полупроводниковых диодов установлена
2.17 Классификация и система обозначений диодов
Система обозначений полупроводниковых диодов установлена
Классификация и система обозначений диодов
Диоды классифицируются по:
исходному полупроводниковому материалу.
назначению.
Классификация и система обозначений диодов
Диоды классифицируются по:
исходному полупроводниковому материалу.
назначению.
2-й элемент – буква – подкласс прибора:
Д - диоды выпрямительные
2-й элемент – буква – подкласс прибора:
Д - диоды выпрямительные
3-й элемент – число – отражающее основные функциональные возможности прибора:
3-й элемент – число – отражающее основные функциональные возможности прибора:
Классификация и система обозначений диодов
2 Д 2 0 4 В
особенности диода
порядковый
Классификация и система обозначений диодов
2 Д 2 0 4 В
особенности диода
порядковый
Диодная сборка
Диодная сборка
Электроника
Тема 3. Биполярные транзисторы
Литература
1. Миловзоров О.В., Электроника: Учебник для вузов.
Электроника
Тема 3. Биполярные транзисторы
Литература
1. Миловзоров О.В., Электроника: Учебник для вузов.
3.1 Общие положения
Транзисторы
Транзистор - полупроводниковый прибор, позволяющий усиливать мощность электрических
3.1 Общие положения
Транзисторы
Транзистор - полупроводниковый прибор, позволяющий усиливать мощность электрических
Биполярные транзисторы
(далее транзисторы)
3.2 Физические процессы в транзисторе
233
Биполярный транзистор представляет собой систему
Биполярные транзисторы
(далее транзисторы)
3.2 Физические процессы в транзисторе
233
Биполярный транзистор представляет собой систему
Одна из крайних областей имеет более высокую степень легирования примесями
Одна из крайних областей имеет более высокую степень легирования примесями
Эмиттер имеет самую высокую концентрацию примесей.
Концентрация примесей в коллекторе на
Эмиттер имеет самую высокую концентрацию примесей. Концентрация примесей в коллекторе на
Модель транзистора типа n-p-n
n
+
p
n
-
-
+
Э Б К
-
-
-
-
(+)
─ Uбэ +
─ Uбк
Модель транзистора типа n-p-n
n
+
p
n
-
-
+
Э Б К
-
-
-
-
(+)
─ Uбэ +
─ Uбк
Включим внешние источники напряжения Uэб и Uбэ так, что эмиттерный
Включим внешние источники напряжения Uэб и Uбэ так, что эмиттерный
Поскольку база относительно тонкая, то основная часть электронов пролетает базу и оказывается
Поскольку база относительно тонкая, то основная часть электронов пролетает базу и оказывается
Таким образом, электроны выходят из эмиттера под действием диффузионных сил,
Таким образом, электроны выходят из эмиттера под действием диффузионных сил,
Ушедшие из эмиттера электроны восполняются электронами источника Uэб,
пришедшие в коллектор
Ушедшие из эмиттера электроны восполняются электронами источника Uэб, пришедшие в коллектор
Iэ = Iк + Iб.
Работу транзистора характеризуют параметром
Iэ = Iк + Iб.
Работу транзистора характеризуют параметром
Кроме основных носителей в коллекторе имеются неосновные носители - дырки.
Кроме основных носителей в коллекторе имеются неосновные носители - дырки.
Ток коллектора можно записать IК = α·IЭ +
Iкб
о
Коэффициент α имеет
Ток коллектора можно записать IК = α·IЭ +
Iкб
о
Коэффициент α имеет
Свойства транзистора описывают с помощью характеристик.
Для их получения воспользуемся
Свойства транзистора описывают с помощью характеристик.
Для их получения воспользуемся
Модель Молла-Эберса.
246
Iб
Iэ
Iк
Uбк
+
─
Uэб
─
+
Э
К
Б
ОБ
Модель позволяет получить ВАХ.
Модель Молла-Эберса.
246
Iб
Iэ
Iк
Uбк
+
─
Uэб
─
+
Э
К
Б
ОБ
Модель позволяет получить ВАХ.
Транзистор, имеющий входную и выходную цепи, можно рассматривать как четырехполюсник.
Транзистор, имеющий входную и выходную цепи, можно рассматривать как четырехполюсник.
Наибольшее распространение в схемотехнике получила схема ОЭ.
247
Транзисторы
∆UВХ=∆UБЭ
∆IВХ=∆IБ
∆UВЫХ=∆UКЭ
∆IВЫХ=∆IK
Наибольшее распространение в схемотехнике получила схема ОЭ.
247
Транзисторы
∆UВХ=∆UБЭ
∆IВХ=∆IБ
∆UВЫХ=∆UКЭ
∆IВЫХ=∆IK
Основными статическими вольт-амперными характеристиками биполярного транзистора являются входные и выходные
Основными статическими вольт-амперными характеристиками биполярного транзистора являются входные и выходные
При проведении расчетов схем на транзисторах часто используется
проходная характеристика
Iк
При проведении расчетов схем на транзисторах часто используется
проходная характеристика
Iк
Переход К-Б включен в обратном направлении, чему соответствует обратная ветвь
Переход К-Б включен в обратном направлении, чему соответствует обратная ветвь
Входная характеристика Iэ = ƒ(Uэб,Uкб)
Переход Э-Б включен в прямом направлении,
Входная характеристика Iэ = ƒ(Uэб,Uкб)
Переход Э-Б включен в прямом направлении,
3.4 ВАХ схемы включения общий эмиттер (ОЭ)
В этом случае эмиттер
3.4 ВАХ схемы включения общий эмиттер (ОЭ)
В этом случае эмиттер
Определим ток коллектора применительно к схеме ОЭ.
Iэ = Iк +
Определим ток коллектора применительно к схеме ОЭ.
Iэ = Iк +
Ток << IК
IК = В·Iб
Если α = 0,99,
Ток << IК
IК = В·Iб
Если α = 0,99,
ВАХ схемы общий эмиттер
Коллекторные характеристики Iк = ƒ(Uкэ,Iб)
ток базы является параметром.
ВАХ схемы общий эмиттер
Коллекторные характеристики Iк = ƒ(Uкэ,Iб)
ток базы является параметром.
Iк мА
Uкэ В
5 10 15
+
*
Iб = 40 μА
Iк мА
Uкэ В
5 10 15
+
*
Iб = 40 μА
ВАХ схемы общий эмиттер
Коллекторные характеристики Iк = ƒ(Uкэ,Iб)
253
мА IК,
5
UКЭ,
ВАХ схемы общий эмиттер
Коллекторные характеристики Iк = ƒ(Uкэ,Iб)
253
мА IК,
5
UКЭ,
Входная характеристика Iб = ƒ(Uбэ,Uкэ)
Переход Б - Э включен в
Входная характеристика Iб = ƒ(Uбэ,Uкэ)
Переход Б - Э включен в
Входная характеристика Iб = ƒ(Uбэ,Uкэ)
260
В UБЭ
мА IБ
0
0,2
0,1
0,6
0,4
0,8
0,4
0,3
UКЭ =
Входная характеристика Iб = ƒ(Uбэ,Uкэ)
260
В UБЭ
мА IБ
0
0,2
0,1
0,6
0,4
0,8
0,4
0,3
UКЭ =
Параметры транзистора
α - статический коэффициент передачи тока эмиттера,
α =
дифференциальное
Параметры транзистора
α - статический коэффициент передачи тока эмиттера,
α =
дифференциальное
Параметры транзистора
- сквозной ток транзистора в схеме ОЭ,
Мощность рассеяния Рк
Параметры транзистора
- сквозной ток транзистора в схеме ОЭ,
Мощность рассеяния Рк
Биполярные транзисторы
Литература
1. Миловзоров О.В., Электроника: Учебник для вузов.
/О.В. Миловзоров,
Биполярные транзисторы
Литература
1. Миловзоров О.В., Электроника: Учебник для вузов.
/О.В. Миловзоров,
3.5 Инерционные свойства транзисторов
При быстром изменении сигнала начинают проявляться инерционные
3.5 Инерционные свойства транзисторов
При быстром изменении сигнала начинают проявляться инерционные
Подадим во входную цепь транзистора – цепь базы скачок тока
Подадим во входную цепь транзистора – цепь базы скачок тока
Нарастание тока коллектора происходит в течение времени tф.
Iк
Iб
∆Iб
∆IК
Нарастание тока коллектора происходит в течение времени tф.
Iк
Iб
∆Iб
∆IК
ω
Появление затягивания фронта свидетельствует о том, что коэффициенты и
ω
Появление затягивания фронта свидетельствует о том, что коэффициенты и
ω
Для RC – цепи
τ =
267
К(ω)
ωгр
Кmax/√2
R
С
ω
Для RC – цепи
τ =
267
К(ω)
ωгр
Кmax/√2
R
С
Частотные параметры транзисторов:
граничная частота ƒГР (ωгр) – частота,
Частотные параметры транзисторов:
граничная частота ƒГР (ωгр) – частота,
3.6 Шумы транзистора
При работе транзистора возникают шумы.
Шум – хаотическое изменение
3.6 Шумы транзистора
При работе транзистора возникают шумы.
Шум – хаотическое изменение
Шумы транзистора
Величину шума оценивают коэффициентом
шума КШ.
КШ = UШ/UШ0 или Кш[дБ]
Шумы транзистора
Величину шума оценивают коэффициентом
шума КШ.
КШ = UШ/UШ0 или Кш[дБ]
3.7 Влияние изменения температуры на ВАХ
Токи в транзисторе сильно зависят
3.7 Влияние изменения температуры на ВАХ
Токи в транзисторе сильно зависят
Влияние температуры
IК
Uкэ
Iб = 0
ºС
ºС
Iб μА
Uбэ
Uкэ >
Влияние температуры
IК
Uкэ
Iб = 0
ºС
ºС
Iб μА
Uбэ
Uкэ >
Предельные режимы
IК
UКЭ
Iб = 0
ºС
ºС
Рк.доп
.
Iк.доп
Uкэ.доп
Область
Предельные режимы
IК
UКЭ
Iб = 0
ºС
ºС
Рк.доп
.
Iк.доп
Uкэ.доп
Область
По температуре. Для Si – 100 – 120 ºC.
Для приборов на
По температуре. Для Si – 100 – 120 ºC. Для приборов на
В основу системы положен буквенно-цифровой код.
1-й элемент:
Г или 1
В основу системы положен буквенно-цифровой код.
1-й элемент:
Г или 1
В основу системы положен буквенно-цифровой код.
2-й элемент:
Т – подкласс
В основу системы положен буквенно-цифровой код.
2-й элемент:
Т – подкласс
3-й элемент классификации -
мощность рассеяния и граничная частота.
Классификация и система
3-й элемент классификации -
мощность рассеяния и граничная частота.
Классификация и система
Классификация и система обозначений
4-й элемент – классификационный литер – буква.
Дополнительные
Классификация и система обозначений
4-й элемент – классификационный литер – буква.
Дополнительные
2 Т 3 01 А
Классификация и система обозначений
Кремниевый
Транзистор
биполярный
Разновидность
2 Т 3 01 А
Классификация и система обозначений
Кремниевый
Транзистор
биполярный
Разновидность
К Т 9 37 А − 2
Классификация и система обозначений
Кремниевый
Транзистор
К Т 9 37 А − 2
Классификация и система обозначений
Кремниевый
Транзистор
система обозначений
Б
К
Э
Положительный ток
Транзистор типа n-p-n
“обратный”
Б
К
Э
Положительный ток
Транзистор типа p-n-p
“прямой”
Вывод от корпуса
Допускается окружность
система обозначений
Б
К
Э
Положительный ток
Транзистор типа n-p-n
“обратный”
Б
К
Э
Положительный ток
Транзистор типа p-n-p
“прямой”
Вывод от корпуса
Допускается окружность
система обозначений
Б
К
Э
A
Транзистор типа n-p-n
60
280
D
0.5A
A
A 9 11
D 12 14
система обозначений
Б
К
Э
A
Транзистор типа n-p-n
60
280
D
0.5A
A
A 9 11
D 12 14
система обозначений
Транзистор типа n-p-n
281
система обозначений
Россия Motorol 1 National 2
2Т312А Q2N3500 PN5132
система обозначений
Транзистор типа n-p-n
281
система обозначений
Россия Motorol 1 National 2
2Т312А Q2N3500 PN5132
Транзисторы
123
Транзисторы
123
180
180
Лекция 10
Биполярные транзисторы
3.10 Эквивалентные схемы замещения транзисторов
289
Эквивалентные схемы
Лекция 10
Биполярные транзисторы
3.10 Эквивалентные схемы замещения транзисторов
289
Эквивалентные схемы
Эквивалентные схемы замещения транзисторов
290
Рассматриваемые далее эквивалентные схемы можно использовать при
Эквивалентные схемы замещения транзисторов
290
Рассматриваемые далее эквивалентные схемы можно использовать при
Используют:
- физическую Т-образную эквивалентную схему,
формальную модель:
в h-параметрах,
в Z-параметрах,
в R-параметрах.
291
Используют:
- физическую Т-образную эквивалентную схему,
формальную модель:
в h-параметрах,
в Z-параметрах,
в R-параметрах.
291
нелинейные ВАХ можно заменить линейными
292
UКЭ
Iб = 0
Iб
∆UКЭ
UКЭ
UКЭ
∆UКЭ
нелинейные ВАХ можно заменить линейными
292
UКЭ
Iб = 0
Iб
∆UКЭ
UКЭ
UКЭ
∆UКЭ
Эквивалентная схема для включения транзистора по схеме общий эмиттер (ОЭ).
Физическая
Эквивалентная схема для включения транзистора по схеме общий эмиттер (ОЭ).
Физическая
Эквивалентная схема для включения транзистора по схеме общий эмиттер.
Uкэ
─
К
Б
Э
Iб
Iк
Iэ
+
Uбэ
─
+
º
Между точкой
Эквивалентная схема для включения транзистора по схеме общий эмиттер.
Uкэ
─
К
Б
Э
Iб
Iк
Iэ
+
Uбэ
─
+
º
Между точкой
Эквивалентная схема для включения транзистора по схеме общий эмиттер.
─
К
Б
Э
Iб
Iк
Iэ
+
Uбэ
─
+
º
Между точкой
Эквивалентная схема для включения транзистора по схеме общий эмиттер.
─
К
Б
Э
Iб
Iк
Iэ
+
Uбэ
─
+
º
Между точкой
IЭ = IК + Iб
IК = В·Iб +
Ток коллектора
IЭ = IК + Iб
IК = В·Iб +
Ток коллектора
Эквивалентная схема составлена для постоянного тока.
Схему можно распространить и для
Эквивалентная схема составлена для постоянного тока.
Схему можно распространить и для
- барьерная емкость коллекторного перехода
при включении транзистора по схеме ОЭ.
Iб
Uбэ
- барьерная емкость коллекторного перехода
при включении транзистора по схеме ОЭ.
Iб
Uбэ
- дифференциальное сопротивление перехода Э-Б, включенного в прямом направлении.
rЭ
φТ –
- дифференциальное сопротивление перехода Э-Б, включенного в прямом направлении.
rЭ
φТ –
Наличие в схеме реактивного элемента в виде емкости говорит о
Наличие в схеме реактивного элемента в виде емкости говорит о
Поэтому во многих случаях анализа схем используют простое соотношение.
301
Ток также можно
Поэтому во многих случаях анализа схем используют простое соотношение.
301
Ток также можно
Параметры эквивалентной схемы:
rэ,
rб
Таким образом, получена обычная электротехническая цепь, состоящая
Параметры эквивалентной схемы:
rэ,
rб
Таким образом, получена обычная электротехническая цепь, состоящая
Генератор тока В·Iб можно заменить генератором напряжения на основании теоремы об
Генератор тока В·Iб можно заменить генератором напряжения на основании теоремы об
Схема включения транзистора ОБ
физическая Т-образная эквивалентная схема
IК = α·IЭ +
rк
Схема включения транзистора ОБ
физическая Т-образная эквивалентная схема
IК = α·IЭ +
rк
Эквивалентные схемы замещения транзисторов
3.11 Транзистор как линейный четырехполюсник
Формальная модель
Недостаток
Эквивалентные схемы замещения транзисторов
3.11 Транзистор как линейный четырехполюсник
Формальная модель
Недостаток
Транзистор как линейный четырехполюсник
306
Iк
Uкэ
Iб = 0
Линейный режим работы
Транзистор как линейный четырехполюсник
306
Iк
Uкэ
Iб = 0
Линейный режим работы
Транзистор как линейный четырехполюсник
Наибольшее распространение получила система в h-параметрах
Транзистор как линейный четырехполюсник
Наибольшее распространение получила система в h-параметрах
Транзистор как линейный четырехполюсник
U1 = ƒ (I1,U2)
I2 = ƒ (I1,U2)
Рассмотрим
Транзистор как линейный четырехполюсник
U1 = ƒ (I1,U2)
I2 = ƒ (I1,U2)
Рассмотрим
Представим четырехполюсник в виде системы линейных дифференциальных уравнений.
Полный дифференциал
Представим четырехполюсник в виде системы линейных дифференциальных уравнений.
Полный дифференциал
310
U1 =
∙U2
∙U2
I2 =
∙I1 +
∙I1 +
Учитывая принятые ограничения,
310
U1 =
∙U2
∙U2
I2 =
∙I1 +
∙I1 +
Учитывая принятые ограничения,
![при этом ∆I1 ∆U1 = h11 [Ом] = h12 - Входное](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/1292843/slide-310.jpg)
при этом
∆I1
∆U1
= h11 [Ом]
= h12
- Входное сопротивление.
∆U1
∆U2
Коэффициент внутренней обратной
при этом
∆I1
∆U1
= h11 [Ом]
= h12
- Входное сопротивление.
∆U1
∆U2
Коэффициент внутренней обратной
Рассмотрим второе уравнение.
∆I2
∆I1
= h21
Коэффициент передачи по току
Выходная проводимость
(выходное сопротивление). Размерность
Рассмотрим второе уравнение.
∆I2
∆I1
= h21
Коэффициент передачи по току
Выходная проводимость
(выходное сопротивление). Размерность
Введем параметры.
∆I2
∆I1
∆U1
h11
h12
∆U2
h21
h22
313
Введем параметры.
∆I2
∆I1
∆U1
h11
h12
∆U2
h21
h22
313
Примем, что токи и напряжения малой амплитуды переменного тока.
Запишем систему
Примем, что токи и напряжения малой амплитуды переменного тока.
Запишем систему
Напряжение генератора
Упростим электрическую схему четырехполюсника
h12·U2 << UВХ.
Поэтому во
Напряжение генератора
Упростим электрическую схему четырехполюсника
h12·U2 << UВХ.
Поэтому во
Найдем связь между h- и r-параметрами
316
В·Iб
rб
rЭ
IЭ
IК
Iб
UКЭ
Найдем связь между h- и r-параметрами
316
В·Iб
rб
rЭ
IЭ
IК
Iб
UКЭ
Входное сопротивление биполярного транзистора
Uвх = Uбэ
Iвх = Iб
Uвх
Iвх
h11
rб
rэ
Iвх = Iб
h11
Входное сопротивление биполярного транзистора
Uвх = Uбэ
Iвх = Iб
Uвх
Iвх
h11
rб
rэ
Iвх = Iб
h11
Коэффициент передачи по току для схемы включения ОЭ
318
h21·IВХ
h22
IВЫХ
В·Iб
Коэффициент передачи по току для схемы включения ОЭ
318
h21·IВХ
h22
IВЫХ
В·Iб
h21 = В,
э
где В – статический коэффициент передачи тока базы.
h21
h21 = В,
э
где В – статический коэффициент передачи тока базы.
h21
320
h21·IВХ
h22
IВЫХ
h22 =
э
1
rк
*
- дифференциальное сопротивление коллекторной цепи транзистора
В·Iб
IК
320
h21·IВХ
h22
IВЫХ
h22 =
э
1
rк
*
- дифференциальное сопротивление коллекторной цепи транзистора
В·Iб
IК
связь между параметрами
h21 = В,
э
h21 = α,
б
h22 =
связь между параметрами
h21 = В,
э
h21 = α,
б
h22 =
Способы получения h- параметров
h-параметры можно получить экспериментально:
прямым измерением,
с
Способы получения h- параметров
h-параметры можно получить экспериментально:
прямым измерением,
с
Способы получения h- параметров
с помощью вольт-амперных характеристик.
UКЭ = 5В
323
Uкэ =
Способы получения h- параметров
с помощью вольт-амперных характеристик.
UКЭ = 5В
323
Uкэ =
Способы получения h- параметров
0,2 мА
0,150В
324
= 0,03
5В
h11 =
50 мВ
=
Способы получения h- параметров
0,2 мА
0,150В
324
= 0,03
5В
h11 =
50 мВ
=
Способы получения h- параметров
с помощью вольт-амперных характеристик.
325
∆Uкэ
Iк
Uкэ
∆IК
Способы получения h- параметров
с помощью вольт-амперных характеристик.
325
∆Uкэ
Iк
Uкэ
∆IК
Получение h- параметров с помощью
вольт-амперных характеристик
гэ = φт/IЭ =0,026/IЭ.
∆Iб
∆Iк
∆Uбэ
∆Uкэ
h11
Получение h- параметров с помощью
вольт-амперных характеристик
гэ = φт/IЭ =0,026/IЭ.
∆Iб
∆Iк
∆Uбэ
∆Uкэ
h11
ВАХ транзистора существенно нелинейные.
Поэтому значение h-параметров зависит от точки, в
ВАХ транзистора существенно нелинейные.
Поэтому значение h-параметров зависит от точки, в
Первый отечественный транзистор П1
144
Первый отечественный транзистор П1
144
Усилитель в интегральном исполнении
327
Усилитель в интегральном исполнении
327
Тема 4. Полевые транзисторы
Литература
1. Миловзоров О.В., Электроника: Учебник для вузов.
Тема 4. Полевые транзисторы
Литература
1. Миловзоров О.В., Электроника: Учебник для вузов.
полевые транзисторы
Полупроводниковый электропреобразовательный прибор, способный усиливать мощность электрических сигналов.
полевые транзисторы
Полупроводниковый электропреобразовательный прибор, способный усиливать мощность электрических сигналов.
полевые транзисторы
Электрическое поле является управляющим,
выходной ток является
полевые транзисторы
Электрическое поле является управляющим,
выходной ток является
4.1 Классификация ПТ
ПТ
с p-n-переходом
МДП-транзистор
n-канальный
р-канальный
встроен. канал
индуцир. канал
4.1 Классификация ПТ
ПТ
с p-n-переходом
МДП-транзистор
n-канальный
р-канальный
встроен. канал
индуцир. канал
Классификация ПТ
- с управляющим p-n-переходом,
с изоляцией диэлектриком - МДП-транзисторы.
В зависимости
Классификация ПТ
- с управляющим p-n-переходом,
с изоляцией диэлектриком - МДП-транзисторы.
В зависимости
Классификация ПТ
- индуцированный канал.
- n-типа (n-канальные),
- р-типа (р-канальные).
В
Классификация ПТ
- индуцированный канал.
- n-типа (n-канальные),
- р-типа (р-канальные).
В
4.2 Принцип работы ПТ
Структура ПТ с управляющим p-n-переходом
ПТ представляет
4.2 Принцип работы ПТ
Структура ПТ с управляющим p-n-переходом
ПТ представляет
+
Электрод, через который в канал втекают носители тока называется
+
Электрод, через который в канал втекают носители тока называется
+
Концентрация носителей n-типа в канале много меньше концентрации дырок
+
Концентрация носителей n-типа в канале много меньше концентрации дырок
Подключим к структуре внешние источники напряжения.
Управляющий p-n-переход включен
Подключим к структуре внешние источники напряжения.
Управляющий p-n-переход включен
При некотором напряжении Uзи канал полностью перекроется обедненной областью
p-n-перехода
При некотором напряжении Uзи канал полностью перекроется обедненной областью
p-n-перехода
Примем Uзи = 0. При небольших напряжениях сток-исток Uси канал
Примем Uзи = 0. При небольших напряжениях сток-исток Uси канал
4.3 Вольт-амперные характеристики ПТ
Основными статическими характеристиками полевого транзистора являются:
выходная
4.3 Вольт-амперные характеристики ПТ
Основными статическими характеристиками полевого транзистора являются:
выходная
4.3 Вольт-амперные характеристики ПТ
Выходная ВАХ Ic = ƒ(Uси, Uзи)
Ic, мА
Uси, В
4
2
4
4.3 Вольт-амперные характеристики ПТ
Выходная ВАХ Ic = ƒ(Uси, Uзи)
Ic, мА
Uси, В
4
2
4
Вольт-амперные характеристики ПТ
Выходная ВАХ Ic = ƒ(Uси, Uзи)
Характеризуется напряжением Uси.проб.
339
ЛО
Вольт-амперные характеристики ПТ
Выходная ВАХ Ic = ƒ(Uси, Uзи)
Характеризуется напряжением Uси.проб.
339
ЛО
Выходная ВАХ Ic = ƒ(Uси, Uзи)
340
АО – активная область (область насыщения),
Выходная ВАХ Ic = ƒ(Uси, Uзи)
340
АО – активная область (область насыщения),
Вольт-амперные характеристики ПТ
Стокозатворная характеристика Ic = ƒ(Uзи, Uси)
Uзи В
Ic
Вольт-амперные характеристики ПТ
Стокозатворная характеристика Ic = ƒ(Uзи, Uси)
Uзи В
Ic
4.4 Параметры ПТ
В общем случае ВАХ транзистора являются нелинейными.
Однако
4.4 Параметры ПТ
В общем случае ВАХ транзистора являются нелинейными.
Однако
4.4 Параметры ПТ
Крутизна S =
∆Ic
∆Uзи
Uси = const
мА
В
[ ]
343
Ic мА
Uзи В
4.4 Параметры ПТ
Крутизна S =
∆Ic
∆Uзи
Uси = const
мА
В
[ ]
343
Ic мА
Uзи В
344
Ic мА
Uзи В
4
2
- 2,0 - 1,0
Uси = 10В
Uси = 5В
Uзи
344
Ic мА
Uзи В
4
2
- 2,0 - 1,0
Uси = 10В
Uси = 5В
Uзи
345
Ic мА
Uзи В
4
2
- 2,0 - 1,0
Uси = 10В
Uси = 5В
∆Uзи
345
Ic мА
Uзи В
4
2
- 2,0 - 1,0
Uси = 10В
Uси = 5В
∆Uзи
Малосигнальные параметры связаны соотношением
μ =
S
•
rси
Параметры транзистора
Малосигнальные параметры связаны соотношением
μ =
S
•
rси
Параметры транзистора
В рабочем режиме в цепи затвора протекает ток обратносмещенного p-n-перехода,
В рабочем режиме в цепи затвора протекает ток обратносмещенного p-n-перехода,
4.5 Полевые транзисторы с изолированным затвором
В транзисторах этого типа затвор
4.5 Полевые транзисторы с изолированным затвором
В транзисторах этого типа затвор
Полевые транзисторы с изолированным затвором
МДП - транзисторы делятся на два
Полевые транзисторы с изолированным затвором
МДП - транзисторы делятся на два
МДП - транзистор со встроенным каналом
Транзистор может работать в двух режимах:
-
МДП - транзистор со встроенным каналом
Транзистор может работать в двух режимах: -
МДП - транзистор со встроенным каналом
Металл Al
SiO2
p-типа
канал n-типа
П -подложка
С
И
З
p-
- +
МДП - транзистор со встроенным каналом
Металл Al
SiO2
p-типа
канал n-типа
П -подложка
С
И
З
p-
- +
Встроенный канал
Режим обеднения.
На затвор подается отрицательное напряжение по отношению
Встроенный канал
Режим обеднения.
На затвор подается отрицательное напряжение по отношению
Встроенный канал
В схемотехнике транзистор используется в качестве
- усилителя гармонических
Встроенный канал
В схемотехнике транзистор используется в качестве
- усилителя гармонических
МДП - транзисторы с индуцированным каналом
С
И
З
Металл Al
SiO2
n-
n-типа
p -
+
p -
+
П - подложка
МДП - транзисторы с индуцированным каналом
С
И
З
Металл Al
SiO2
n-
n-типа
p -
+
p -
+
П - подложка
МДП транзисторы с индуцированным каналом
Режим обогащения.
На затвор подается отрицательное
МДП транзисторы с индуцированным каналом
Режим обогащения.
На затвор подается отрицательное
МЕП транзисторы
МЕП - металл-полупроводник
В последнее время широкое распространение получили
МЕП транзисторы
МЕП - металл-полупроводник
В последнее время широкое распространение получили
МЕП - транзисторы (металл-полупроводник)
С
И
З
Металл Al
SiO2
p-
p-типа GaAs
П -подложка
канал n-типа
Транзисторы используются в
МЕП - транзисторы (металл-полупроводник)
С
И
З
Металл Al
SiO2
p-
p-типа GaAs
П -подложка
канал n-типа
Транзисторы используются в
Обобщенная стокозатворная характеристика
транзисторов различного типа
Полевые транзисторы с изолированным затвором
+UЗИ
Ic
Uзи.отс
UПОР
П
З
И
П
З
С
И
З
n-канал
р-канал
358
Обобщенная стокозатворная характеристика
транзисторов различного типа
Полевые транзисторы с изолированным затвором
+UЗИ
Ic
Uзи.отс
UПОР
П
З
И
П
З
С
И
З
n-канал
р-канал
358
Обобщенная стокозатворная характеристика
транзисторов различного типа
Полевые транзисторы с изолированным затвором
+UЗИ
Ic
Uзи.отс
UПОР
П
З
И
П
З
П
С
И
З
П
З
И
n-канал
р-канал
359
Обобщенная стокозатворная характеристика
транзисторов различного типа
Полевые транзисторы с изолированным затвором
+UЗИ
Ic
Uзи.отс
UПОР
П
З
И
П
З
П
С
И
З
П
З
И
n-канал
р-канал
359
4.6 Ячейка памяти на основе МОП-транзистора
Используются транзисторы с индуцированным каналом.
Предназначены
4.6 Ячейка памяти на основе МОП-транзистора
Используются транзисторы с индуцированным каналом. Предназначены
Ячейка памяти на основе МОП-транзистора
Упрощенная структура ячейки флэш-памяти
С
И
З
SiO2
p-
p-типа GaAs
П -подложка
Нитрид
Ячейка памяти на основе МОП-транзистора
Упрощенная структура ячейки флэш-памяти
С
И
З
SiO2
p-
p-типа GaAs
П -подложка
Нитрид
ячейка флэш-памяти
362
При этом получится элемент памяти: если внутренний плавающий затвор
ячейка флэш-памяти
362
При этом получится элемент памяти: если внутренний плавающий затвор
ячейка флэш-памяти
При записи информации в ячейку памяти на затвор подается
ячейка флэш-памяти
При записи информации в ячейку памяти на затвор подается
ячейка флэш-памяти
Циклов записи-считывания может быть сотни тысяч.
Записанное состояние ячейки может
ячейка флэш-памяти
Циклов записи-считывания может быть сотни тысяч.
Записанное состояние ячейки может
ячейка флэш-памяти
365
При создании интегральной схемы памяти
МОП -транзисторы с плавающим затвором
ячейка флэш-памяти
365
При создании интегральной схемы памяти МОП -транзисторы с плавающим затвором
ячейка флэш-памяти
366
В такой схеме транзистор VТ1 служит для считывания информации,
ячейка флэш-памяти
366
В такой схеме транзистор VТ1 служит для считывания информации,
313
Включение репрограммируемой ячейки ПЗУ
ША
D
Еп
VT1
VT2
VT3
И2
С1
313
Включение репрограммируемой ячейки ПЗУ
ША
D
Еп
VT1
VT2
VT3
И2
С1
4.7 Эквивалентные схемы полевого транзистора
Используются в основном две схемы:
Физическая
4.7 Эквивалентные схемы полевого транзистора
Используются в основном две схемы:
Физическая
Эквивалентные схемы полевого транзистора
Наиболее универсальна физическая эквивалентная схема.
Сзи
Сзс
С
З
И
rС
rИ
S·Uзи
S –
Эквивалентные схемы полевого транзистора
Наиболее универсальна физическая эквивалентная схема.
Сзи
Сзс
С
З
И
rС
rИ
S·Uзи
S –
Модели полевого транзистора
При проведении предварительного анализа электронной схемы используется упрощенная
Модели полевого транзистора
При проведении предварительного анализа электронной схемы используется упрощенная
Модели полевого транзистора
Модель в Y- параметрах
Y21·Uзи
Y22
iз = Y11·Uзи + Y12·Uси
ic
Модели полевого транзистора
Модель в Y- параметрах
Y21·Uзи
Y22
iз = Y11·Uзи + Y12·Uси
ic
4.8 Классификация и система обозначений
Классификация полевых транзисторов аналогична классификации биполярных
4.8 Классификация и система обозначений
Классификация полевых транзисторов аналогична классификации биполярных
Система обозначений полевого транзистора
Транзистор с управляющим p-n-переходом
С
И
З
n-канальный
р-типа
Транзистор
Система обозначений полевого транзистора
Транзистор с управляющим p-n-переходом
С
И
З
n-канальный
р-типа
Транзистор
Полевые транзисторы малой мощности
Полевые транзисторы малой мощности
Лекция 15
Тема 5. Тиристоры
Лекция 15
Тема 5. Тиристоры
Тиристоры
Тиристоры
5.1 Тиристоры
Тиристорами называют полупроводниковые приборы с тремя и более p-n-переходами
5.1 Тиристоры
Тиристорами называют полупроводниковые приборы с тремя и более p-n-переходами
Тиристоры
В процессе работы тиристор может находиться в одном из
Тиристоры
В процессе работы тиристор может находиться в одном из
Тиристоры
Во втором состоянии тиристор включен или открыт.
В этом состоянии
Тиристоры
Во втором состоянии тиристор включен или открыт.
В этом состоянии
5.2 Устройство тиристора
ЕП
Катод
УЭ1
П1
П3
П2
Управляющие
5.2 Устройство тиристора
ЕП
Катод
УЭ1
П1
П3
П2
Управляющие
Контакт к внешнему p-слою называют анодом, а к внешнему n-слою
Контакт к внешнему p-слою называют анодом, а к внешнему n-слою
Рассмотрим физические процессы в тиристоре, для чего представим его в
Рассмотрим физические процессы в тиристоре, для чего представим его в
На физические процессы в тиристоре основное влияние оказывают два фактора:
На физические процессы в тиристоре основное влияние оказывают два фактора:
При положительном напряжении на аноде крайние переходы П1 и П3
При положительном напряжении на аноде крайние переходы П1 и П3
динистор
Через коллекторный переход П2 потечет ток, обусловленный дырочной и
динистор
Через коллекторный переход П2 потечет ток, обусловленный дырочной и
динистор
Токи через переходы, включенные последовательно, должны быть одинаковы
I1
динистор
Токи через переходы, включенные последовательно, должны быть одинаковы
I1
динистор
Пока напряжение на аноде относительно не велико, ток динистора
динистор
Пока напряжение на аноде относительно не велико, ток динистора
динистор
В базе они накапливаются и уменьшают высоту потенциального барьера.
динистор
В базе они накапливаются и уменьшают высоту потенциального барьера.
динистор
Вольт-амперная характеристика динистора
Ia
UА
UВКЛ
349
RH
+EП
UA
A
K
*
UОБР
UВЫКЛ
Iaдоп
Рaдоп
динистор
Вольт-амперная характеристика динистора
Ia
UА
UВКЛ
349
RH
+EП
UA
A
K
*
UОБР
UВЫКЛ
Iaдоп
Рaдоп
динистор
350
Динисторы применяются в быстродействующих системах защиты схем, нагрузки от перенапряжения.
динистор
350
Динисторы применяются в быстродействующих системах защиты схем, нагрузки от перенапряжения.
5.4 Тиристор
Тиристор – полупроводниковый переключательный прибор, имеющий дополнительный вывод
5.4 Тиристор
Тиристор – полупроводниковый переключательный прибор, имеющий дополнительный вывод
Тиристор
Управление по катоду
р1
n1
p2
n2
RН
A
K
Uу
УЭ
Iу
+
ЕП
Iа =
IК0
1 – (α1
Тиристор
Управление по катоду
р1
n1
p2
n2
RН
A
K
Uу
УЭ
Iу
+
ЕП
Iа =
IК0
1 – (α1
Тиристоры
Вольт-амперная характеристика тиристора
Ia
Ua
Uвкл| при IУ = 0
Тиристоры
Вольт-амперная характеристика тиристора
Ia
Ua
Uвкл| при IУ = 0
Тиристоры
Включенный тиристор с помощью тока управления выключить нельзя.
Для
Тиристоры
Включенный тиристор с помощью тока управления выключить нельзя.
Для
5.5 Симисторы
В силовой преобразовательной технике широко используются симметричные тиристоры
5.5 Симисторы
В силовой преобразовательной технике широко используются симметричные тиристоры
Симисторы
Условное графическое обозначение симистора
355
А
А
К
К
УЭ
Симисторы
Условное графическое обозначение симистора
355
А
А
К
К
УЭ
Симисторы
Вольт-амперная характеристика симистора
Ua
357
- UВКЛ
+ UВКЛ
Симисторы
Вольт-амперная характеристика симистора
Ua
357
- UВКЛ
+ UВКЛ
5.6 Классификация и система обозначений
В основу обозначений тиристоров положен буквенно-цифровой
5.6 Классификация и система обозначений
В основу обозначений тиристоров положен буквенно-цифровой
Классификация и система обозначений
Третий элемент обозначает основные функциональные возможности
Классификация и система обозначений
Третий элемент обозначает основные функциональные возможности
Классификация и система обозначений
360
КН102Б – кремниевый, неуправляемый, малой мощности,
Классификация и система обозначений
360
КН102Б – кремниевый, неуправляемый, малой мощности,
Классификация и система обозначений
Для мощных тиристоров имеется своя классификация.
Пример
Классификация и система обозначений
Для мощных тиристоров имеется своя классификация. Пример
Графическое обозначение тиристоров
Динистор Тиристор Симистор управление по катоду
и по
Графическое обозначение тиристоров
Динистор Тиристор Симистор управление по катоду
и по
5.7 Применение тиристоров
Тиристоры применяются в силовых преобразователях электрической энергии:
-
5.7 Применение тиристоров
Тиристоры применяются в силовых преобразователях электрической энергии:
-
Применение тиристоров
Тиристоры применяются в управляемых выпрямителях.
364
В ряде случаев требуется
Применение тиристоров
Тиристоры применяются в управляемых выпрямителях.
364
В ряде случаев требуется
Применение тиристоров
365
Простая схема регулятора.
U1 = Umsinωt
U2
Т
Д1
Д2
RH
CУ
Uу
iн
СУ – схема
Применение тиристоров
365
Простая схема регулятора.
U1 = Umsinωt
U2
Т
Д1
Д2
RH
CУ
Uу
iн
СУ – схема
Применение тиристоров
366
Система управления формирует синхронно с напряжением U1 импульсы
Применение тиристоров
366
Система управления формирует синхронно с напряжением U1 импульсы
Применение тиристоров
367
Нагрузка RН подключена к средней точке трансформатора,
поэтому если
Применение тиристоров
367
Нагрузка RН подключена к средней точке трансформатора,
поэтому если
Применение тиристоров
368
Регулирование выпрямленного напряжения заключается в изменении момента включения
Применение тиристоров
368
Регулирование выпрямленного напряжения заключается в изменении момента включения
Применение тиристоров
369
U2m
t1
t2
t3
t
Uу
Uн
Iн
α
Uн.ср, Iн.ср
t1
t0
Применение тиристоров
369
U2m
t1
t2
t3
t
Uу
Uн
Iн
α
Uн.ср, Iн.ср
t1
t0
Применение тиристоров
370
Угол α изменяется и изменяется площадь по кривой
Применение тиристоров
370
Угол α изменяется и изменяется площадь по кривой
Применение тиристоров
МК
R
SITAC
RН
~
220 В
5 В
371
Применение тиристоров
МК
R
SITAC
RН
~
220 В
5 В
371
тиристоры
тиристоры
Тема 6. Усилительный каскад
на транзисторе
Литература
1. Миловзоров О.В., Электроника: Учебник
Тема 6. Усилительный каскад
на транзисторе
Литература
1. Миловзоров О.В., Электроника: Учебник
Усилители
Частный случай управления потоком электрической энергии от источника питания к
Усилители
Частный случай управления потоком электрической энергии от источника питания к
Усилители
Сигнал – напряжение или ток, определенным образом изменяющиеся во
Усилители
Сигнал – напряжение или ток, определенным образом изменяющиеся во
Усилители
Более сложный сигнал - импульсный
f = 1/T;
f –
Усилители
Более сложный сигнал - импульсный
f = 1/T;
f –
Усилители
В зависимости от формы усиливаемого сигнала различают:
- усилитель гармонических
Усилители
В зависимости от формы усиливаемого сигнала различают: - усилитель гармонических
Усилители
Далее будем рассматривать только усилители напряжения, работающие с сигналом
Усилители
Далее будем рассматривать только усилители напряжения, работающие с сигналом
Усилители
Усилитель
Источник питания
Помехи
Источник сигнала
Нагрузка усилителя
Общая структурная схема
Источник сигнала – например, микрофон,
Нагрузка
Усилители
Усилитель
Источник питания
Помехи
Источник сигнала
Нагрузка усилителя
Общая структурная схема
Источник сигнала – например, микрофон,
Нагрузка
Усилители
Общая структурная схема усилителя
Требования к усилителю:
процесс управления должен быть
Усилители
Общая структурная схема усилителя
Требования к усилителю:
процесс управления должен быть
Усилители
Параметры усилителя
-- Коэффициент усиления:
- по напряжению КU =
Усилители
Параметры усилителя
-- Коэффициент усиления:
- по напряжению КU =
Параметры усилителя
-- Входное Rвх и выходное Rвых сопротивления усилителя:
Rвх =
Параметры усилителя
-- Входное Rвх и выходное Rвых сопротивления усилителя:
Rвх =
Усилители
Основная характеристика усилителя
-- Амплитудная характеристика
( передаточная)
Зависимость амплитуды выходного напряжения (тока)
Усилители
Основная характеристика усилителя
-- Амплитудная характеристика
( передаточная)
Зависимость амплитуды выходного напряжения (тока)
Усилители
∆Uвх
∆Uвых
UВХ
Параметры
КU = ∆Uвых / ∆Uвх
КI = ∆Iвых / ∆Iвх
КP =
Усилители
∆Uвх
∆Uвых
UВХ
Параметры
КU = ∆Uвых / ∆Uвх
КI = ∆Iвых / ∆Iвх
КP =
Усилители
∆Uвх
∆Uвых
UВХ
Параметры
КU = ∆Uвых / ∆Uвх
КI = ∆Iвых / ∆Iвх
КP =
Усилители
∆Uвх
∆Uвых
UВХ
Параметры
КU = ∆Uвых / ∆Uвх
КI = ∆Iвых / ∆Iвх
КP =
6.2 Включение транзистора
в схему усилительного каскада
Усилительный каскад –
6.2 Включение транзистора
в схему усилительного каскада
Усилительный каскад –
Транзистор в каскаде включают тремя способами:
С
И
З
З
С
Б
К
Э
ОК
ОБ
ОЭ
ОИ
ОЗ
ОС
«общий» электрод является общим
Транзистор в каскаде включают тремя способами:
С
И
З
З
С
Б
К
Э
ОК
ОБ
ОЭ
ОИ
ОЗ
ОС
«общий» электрод является общим
Трем возможным схемам включения транзисторов соответствуют три основных типа усилительных
Трем возможным схемам включения транзисторов соответствуют три основных типа усилительных
Независимо от типа активного элемента и способа его включения принцип
Независимо от типа активного элемента и способа его включения принцип
При подаче сигнала на управляющий вход активного элемента, ток в
При подаче сигнала на управляющий вход активного элемента, ток в
Режим работы транзистора
Для нормальной работы любого усилительного каскада необходимо
Режим работы транзистора
Для нормальной работы любого усилительного каскада необходимо
Режим работы транзистора
Для обеспечения этих требований необходима электрическая модель
Режим работы транзистора
Для обеспечения этих требований необходима электрическая модель
Эквивалентная схема
438
UУПР
IУПР
R1
I0
U0
+ ЕП
АЭ
R1
I0
U0
+ ЕП
Ri
Ri >> R1
UC
Получили делитель напряжения на сопротивлениях,
Эквивалентная схема
438
UУПР
IУПР
R1
I0
U0
+ ЕП
АЭ
R1
I0
U0
+ ЕП
Ri
Ri >> R1
UC
Получили делитель напряжения на сопротивлениях,
Эквивалентная схема
439
Ri >> R1
R1
I0
U0
+ ЕП
Ri
UC
Величина сопротивления Ri определяется управляющим сигналом.
Если
Эквивалентная схема
439
Ri >> R1
R1
I0
U0
+ ЕП
Ri
UC
Величина сопротивления Ri определяется управляющим сигналом.
Если
Эквивалентная схема
440
Определение тока и падение напряжения нелинейной цепи производится графоаналитическим
Эквивалентная схема
440
Определение тока и падение напряжения нелинейной цепи производится графоаналитическим
Режим работы транзистора задается с помощью двух схем:
фиксированный ток базы,
Режим работы транзистора задается с помощью двух схем:
фиксированный ток базы,
Режим работы транзистора
391
Введем понятие «общая точка схемы» и обозначим
Режим работы транзистора
391
Введем понятие «общая точка схемы» и обозначим
Режим работы транзистора
392
Ток базы
Iб =
ЕК
Rб
–
Uбэ
Rб
Напряжение
Uбэ <<
ЕК
Iб ≈
ЕК
Rб
Режим работы транзистора
392
Ток базы
Iб =
ЕК
Rб
–
Uбэ
Rб
Напряжение
Uбэ <<
ЕК
Iб ≈
ЕК
Rб
Режим работы транзистора
444
Напряжение Uбэ = (0,6-0,8)В, EК = (10-15)В.
UКЭ
Режим работы транзистора
444
Напряжение Uбэ = (0,6-0,8)В, EК = (10-15)В.
UКЭ
Режим работы транзистора
445
Iб =
Сопротивление Rб является нагрузкой для перехода
Режим работы транзистора
445
Iб =
Сопротивление Rб является нагрузкой для перехода
Режим работы транзистора
В усилительных каскадах чаще используется схема
с
Режим работы транзистора
В усилительных каскадах чаще используется схема
с
Делитель напряжения
IД =
ЕК
(Rб1 +
UВЫХ
Rб1
Rб2
IД
+ ЕК
Резисторы
представляют собой делитель напряжения.
По сопротивлениям
Делитель напряжения
IД =
ЕК
(Rб1 +
UВЫХ
Rб1
Rб2
IД
+ ЕК
Резисторы
представляют собой делитель напряжения.
По сопротивлениям
Режим работы транзистора
В усилительных каскадах чаще используется схема
с
Режим работы транзистора
В усилительных каскадах чаще используется схема
с
Рассмотрим коллекторную цепь транзистора.
Режим работы транзистора
449
Ri
Iб
RК
IK
IKRi
+ ЕК
примем Ri
Рассмотрим коллекторную цепь транзистора.
Режим работы транзистора
449
Ri
Iб
RК
IK
IKRi
+ ЕК
примем Ri
Rб1
RK
IK
UКЭ
+ ЕK
На основании закона Кирхгофа
для коллекторной цепи
ЕК = IК·RK +
Rб1
RK
IK
UКЭ
+ ЕK
На основании закона Кирхгофа
для коллекторной цепи
ЕК = IК·RK +
Прямая строится по двум точкам:
ЕК = IК·RК + UКЭ
Прямая строится по двум точкам:
ЕК = IК·RК + UКЭ
452
ЕК = IК·RК + UКЭ
Построенную прямую называют:
линия нагрузки по
452
ЕК = IК·RК + UКЭ
Построенную прямую называют:
линия нагрузки по
400
Начальный режим транзистора характеризуется токами и напряжениями IК, UКЭ, Iб,
400
Начальный режим транзистора характеризуется токами и напряжениями IК, UКЭ, Iб,
Начальный режим работы транзистора
401
Взаимодействие активного элемента – транзистора и
Начальный режим работы транзистора
401
Взаимодействие активного элемента – транзистора и
Начальный режим работы транзистора
402
Влияние элементов схемы и внешних факторов
Начальный режим работы транзистора
402
Влияние элементов схемы и внешних факторов
о
456
2. Изменение величины RК приводит к изменению угла α.
Предельные
о
456
2. Изменение величины RК приводит к изменению угла α. Предельные
о
457
3. Увеличение температуры приводит к смещению РТ по нагрузочной прямой.
При
о
457
3. Увеличение температуры приводит к смещению РТ по нагрузочной прямой. При
458
4. Изменение тока базы приводит к перемещению РТ по нагрузочной прямой.
458
4. Изменение тока базы приводит к перемещению РТ по нагрузочной прямой.
Начальный режим работы транзистора
459
Таким образом, изменение тока базы приводит
Начальный режим работы транзистора
459
Таким образом, изменение тока базы приводит
460
Iк
Uкэ
Iб = 0
•
ЕК
IК·RК
Iб
Iб =
″
о
ЕК/RК
рт
Н
RК = 0
RK →
460
Iк
Uкэ
Iб = 0
•
ЕК
IК·RК
Iб
Iб =
″
о
ЕК/RК
рт
Н
RК = 0
RK →
Пример
Пусть ЕК = 12 В, RK = 1 кОм
IК
Пример
Пусть ЕК = 12 В, RK = 1 кОм
IК
При выбранном положении РТ необходимо задать ток базы 100 мкА. Для
При выбранном положении РТ необходимо задать ток базы 100 мкА. Для
При экспериментальном получении ВАХ транзистора используется режим, в котором
RК
При экспериментальном получении ВАХ транзистора используется режим, в котором RК
Ячейка усилителя на электронных лампах.
Вверху виден усилитель в интегральном
Ячейка усилителя на электронных лампах. Вверху виден усилитель в интегральном
Усилитель в интегральном исполнении.
о
Усилитель в интегральном исполнении.
о
6.3 Методы стабилизации положения РТ
466
Под действием внешних и внутренних
6.3 Методы стабилизации положения РТ
466
Под действием внешних и внутренних
467
Как отмечалось ранее с повышением температуры транзистора его параметры изменяются
467
Как отмечалось ранее с повышением температуры транзистора его параметры изменяются
468
При фиксированном напряжении базы с повышением температуры транзистора его
ток базы
468
При фиксированном напряжении базы с повышением температуры транзистора его ток базы
469
Используется несколько схем стабилизации:
- эмиттерная стабилизация (обратная связь по
469
Используется несколько схем стабилизации:
- эмиттерная стабилизация (обратная связь по
470
Схема с эмиттерной стабилизацией
а напряжение
остается неизменным.
о
Uб
Rб1
RК
IК
UЭ
Rб2
+ ЕК
Uбэ
Между базой и эмиттером
470
Схема с эмиттерной стабилизацией
а напряжение
остается неизменным.
о
Uб
Rб1
RК
IК
UЭ
Rб2
+ ЕК
Uбэ
Между базой и эмиттером
471
В результате напряжение
уменьшается, что приводит к закрыванию транзистора и
471
В результате напряжение
уменьшается, что приводит к закрыванию транзистора и
472
Качество стабилизации оценивается
коэффициентом температурной
нестабильности SТ.
SТ =
В –
472
Качество стабилизации оценивается
коэффициентом температурной
нестабильности SТ.
SТ =
В –
Если Rэ = 0,
термостабилизация отсутствует
Если RЭ>> Rб,
= α,
где
Если Rэ = 0,
термостабилизация отсутствует
Если RЭ>> Rб,
= α,
где
Стабилизация считается хорошей, если
SТ ≈ (3 ÷ 5).
Стабилизация считается хорошей, если
SТ ≈ (3 ÷ 5).
Пример
Оценим значение коэффициента Sт.
Примем:
Определим:
=
=
эмиттерная стабилизация положения РТ
Пример
Оценим значение коэффициента Sт.
Примем:
Определим:
=
=
эмиттерная стабилизация положения РТ
Ток базы, задающий режим транзистора, определяется
напряжением UКЭ и сопротивлением Rб.
Iб
Ток базы, задающий режим транзистора, определяется
напряжением UКЭ и сопротивлением Rб.
Iб
коллекторная стабилизация положения РТ
477
IК
UКЭ
Iб = 0
•
ЕК
IК·Rк
ЕК/RК
рт
Н
•
Если
коллекторная стабилизация положения РТ
477
IК
UКЭ
Iб = 0
•
ЕК
IК·Rк
ЕК/RК
рт
Н
•
Если
коллекторная стабилизация положения РТ
478
Но уменьшение тока Iб приводит к уменьшению
коллекторная стабилизация положения РТ
478
Но уменьшение тока Iб приводит к уменьшению
Термокомпенсация положения РТ
(стабилизация с помощью термозависимых элементов)
Существует несколько
Термокомпенсация положения РТ
(стабилизация с помощью термозависимых элементов)
Существует несколько
Включим вместо резистора Rб2 термозависимое сопротивление, например, терморезистор.
t
о
t
Его температурная характеристика
Включим вместо резистора Rб2 термозависимое сопротивление, например, терморезистор.
t
о
t
Его температурная характеристика
Термокомпенсация положения РТ
С повышением температуры сопротивление терморезистора уменьшается, уменьшается
Термокомпенсация положения РТ
С повышением температуры сопротивление терморезистора уменьшается, уменьшается
В качестве термозависимых элементов в интегральной схемотехнике используют p-n-переход.
Он
В качестве термозависимых элементов в интегральной схемотехнике используют p-n-переход.
Он
Сопротивление Rэ обеспечивает эмиттерную стабилизацию.
Сопротивление
Rф – коллекторную.
Сопротивление Rэ обеспечивает эмиттерную стабилизацию.
Сопротивление
Rф – коллекторную.
484
6.4 Прохождение сигнала через усилительный каскад
Подключим ко входу усилительного
484
6.4 Прохождение сигнала через усилительный каскад
Подключим ко входу усилительного
485
На базе транзистора будет действовать два напряжения:
постоянное Uбэ, задаваемое делителем
485
На базе транзистора будет действовать два напряжения:
постоянное Uбэ, задаваемое делителем
486
ЕС = Um·sinωt.
На переходе база-эмиттер действует два напряжения:
Rб
С1
EC
+UбЭ
+UбЭ
+UбЭ
UбЭ
t
EC
EC
h11
iC
IБ
486
ЕС = Um·sinωt.
На переходе база-эмиттер действует два напряжения:
Rб
С1
EC
+UбЭ
+UбЭ
+UбЭ
UбЭ
t
EC
EC
h11
iC
IБ
ЕС
о
t
Под действием этих напряжений в цепи базы потечет постоянный ток и
ЕС
о
t
Под действием этих напряжений в цепи базы потечет постоянный ток и
Входная цепь усилительного каскада
или цепь базы транзистора
Ес
о
iб
С1
Rб1
Iб
Rк
IК
Rб2
+ Ек
iвх
о
Под
Входная цепь усилительного каскада
или цепь базы транзистора
Ес
о
iб
С1
Rб1
Iб
Rк
IК
Rб2
+ Ек
iвх
о
Под
В коллекторной цепи также течет ток начального режим транзистора Iк
В коллекторной цепи также течет ток начального режим транзистора Iк
490
о
Hа коллекторе будет действовать постоянное напряжение начального режима и переменная составляющая
490
о
Hа коллекторе будет действовать постоянное напряжение начального режима и переменная составляющая
н
о
о
Коллекторная цепь транзистора
IК
Uкэ
Iб = 0
Iб1
′
Iб.нас
Iб
•
″
рт
Iб2
н
о
о
Коллекторная цепь транзистора
IК
Uкэ
Iб = 0
Iб1
′
Iб.нас
Iб
•
″
рт
Iб2
о
Из построения видно:
предельные значения положения рабочей точки ограничены характеристиками
о
Из построения видно:
предельные значения положения рабочей точки ограничены характеристиками
Из построения видно:
- Увеличение напряжения ЕС точка приводит к
Из построения видно:
- Увеличение напряжения ЕС точка приводит к
Из построения следует: амплитудное значение напряжения сигнала равно 10 мВ,
Из построения следует: амплитудное значение напряжения сигнала равно 10 мВ,
6.5 Усилительный каскад
Ес
о
iб
С1
Rб1
Iб
RК
IК
Rб2
+ Ек
iвх
о
iк
RС
~
6.5 Усилительный каскад
Ес
о
iб
С1
Rб1
Iб
RК
IК
Rб2
+ Ек
iвх
о
iк
RС
~
Усилительный каскад
Подключим к каскаду нагрузку по переменному току
Направления токов показаны
Усилительный каскад
Подключим к каскаду нагрузку по переменному току
Направления токов показаны
Примем, что нагрузкой каскада является входное сопротивление аналогичного каскада.
Часть
Примем, что нагрузкой каскада является входное сопротивление аналогичного каскада.
Часть
Емкость С2 необходима для того, чтобы на базу транзистора нагрузки
Емкость С2 необходима для того, чтобы на базу транзистора нагрузки
Назначение элементов
Емкость СЭ необходима для устранения обратной связи
Назначение элементов
Емкость СЭ необходима для устранения обратной связи
о
Емкость выбирается такой, чтобы хорошо выполнялось условие
Переменная составляющая
тока эмиттера будет
о
Емкость выбирается такой, чтобы хорошо выполнялось условие
Переменная составляющая тока эмиттера будет
Параметры каскада: КU, Кi, КP, RВХ, RВЫХ.
449
Параметры каскада: КU, Кi, КP, RВХ, RВЫХ.
449
Принципиальная схема каскада
Распределенную нагрузку сосредоточим в одном
сопротивлении RН.
6.6.1
Принципиальная схема каскада
Распределенную нагрузку сосредоточим в одном
сопротивлении RН.
6.6.1
Физическая эквивалентная схема замещения транзистора.
Рассматриваем только переменную составляющую тока
Физическая эквивалентная схема замещения транзистора.
Рассматриваем только переменную составляющую тока
Эквивалентные схемы замещения транзистора для переменной составляющей токов
В·iб
rб
rэ
iб
UКЭ
Uбэ
К
Б
Э
453
iЭ
iК
h11
h21iвх
h22
UВХ
UВЫХ
iвх
Эквивалентные схемы замещения транзистора для переменной составляющей токов
В·iб
rб
rэ
iб
UКЭ
Uбэ
К
Б
Э
453
iЭ
iК
h11
h21iвх
h22
UВХ
UВЫХ
iвх
Разработаем эквивалентную схему замещения каскада для переменной составляющей токов
453
UВЫХ = UН
Внутреннее
Разработаем эквивалентную схему замещения каскада для переменной составляющей токов
453
UВЫХ = UН
Внутреннее
Каскад ОЭ
455
С1
RС Rб
UВХ
ЕС
Входная цепь
Сопротивления Rб1 и Rб2 включились
Каскад ОЭ
455
С1
RС Rб
UВХ
ЕС
Входная цепь Сопротивления Rб1 и Rб2 включились
Каскад ОЭ
456
С1 Б rб
B·iб
RС Rб
UВХ
rК*
rЭ
К
Э
ЕС
СК
Добавим транзистор
+
Каскад ОЭ
456
С1 Б rб
B·iб
RС Rб
UВХ
rК*
rЭ
К
Э
ЕС
СК
Добавим транзистор
+
Каскад ОЭ
457
С1 Б rб
B·iб
Rc Rб
UВХ
rк*
rэ
С2
К
+ СЭ
Э
RЭ
Ес
СК
Добавим цепь эмиттера
+
Каскад ОЭ
457
С1 Б rб
B·iб
Rc Rб
UВХ
rк*
rэ
С2
К
+ СЭ
Э
RЭ
Ес
СК
Добавим цепь эмиттера
+
Каскад ОЭ
458
С1 Б rб
B·iб
Rc Rб
UВХ
rк*
rэ
С2
К
СЭ
Э
RЭ
ЕС
RК
RН
UВЫХ
СК
Добавим коллекторную цепь
+
Каскад ОЭ
458
С1 Б rб
B·iб
Rc Rб
UВХ
rк*
rэ
С2
К
СЭ
Э
RЭ
ЕС
RК
RН
UВЫХ
СК
Добавим коллекторную цепь
+
458
Каскад ОЭ
Проектирование (синтез) электронных схем сводится к решению трех задач:
-
458
Каскад ОЭ
Проектирование (синтез) электронных схем сводится к решению трех задач: -
Для анализа схемы необходимо получить соотношения, связывающие параметры каскада
с параметрами
Для анализа схемы необходимо получить соотношения, связывающие параметры каскада с параметрами
Выберем такую частоту и такие величины емкостей, чтобы емкостные сопротивления
Выберем такую частоту и такие величины емкостей, чтобы емкостные сопротивления
Преобразуем схему согласно условиям
Rc
Э
Ес
Rк Rн Uн = Uвых
iвх =iб
iвых =iк
ХС1
h11
ХС2
ХС1
Преобразуем схему согласно условиям
Rc
Э
Ес
Rк Rн Uн = Uвых
iвх =iб
iвых =iк
ХС1
h11
ХС2
ХС1
Поэтому цепь RЭ, СЭ тоже можно замкнуть.
Цепь эмиттера
ХСэ << RЭ
Выберем
Поэтому цепь RЭ, СЭ тоже можно замкнуть.
Цепь эмиттера
ХСэ << RЭ
Выберем
Оказалось, что RК и RН включены параллельно, заменим их одним RКН
464
Б
Оказалось, что RК и RН включены параллельно, заменим их одним RКН
464
Б
Определим параметры каскада
Учтем также, что rк >> rэ и rк
Определим параметры каскада
Учтем также, что rк >> rэ и rк
параметры каскада
Определим КU через режим работы транзистора
RВХ = [rб + (В
параметры каскада
Определим КU через режим работы транзистора
RВХ = [rб + (В
Оценим значения параметров
Параметры схемы:
- RН = ∞ (нагрузка
отключена холостой ход),
-
Оценим значения параметров
Параметры схемы:
- RН = ∞ (нагрузка
отключена холостой ход),
-
о
Параметры каскада ОК
Обратимся к коллекторным характеристикам.
Сопротивления Rк и Rн по
о
Параметры каскада ОК
Обратимся к коллекторным характеристикам. Сопротивления Rк и Rн по
Принципиальная схема каскада
о
6.6.2 Каскад ОБ
Uвых = Uн
Rб1
Rк
Rб2
Ес
Rс
С1 +
+ С2
Сф
Rн
VT
iн
iэ
iвх
Принципиальная схема каскада
о
6.6.2 Каскад ОБ
Uвых = Uн
Rб1
Rк
Rб2
Ес
Rс
С1 +
+ С2
Сф
Rн
VT
iн
iэ
iвх
Учтем предыдущие ограничения и эквивалентную схему ОБ можно представить следующим
Учтем предыдущие ограничения и эквивалентную схему ОБ можно представить следующим
Параметры усилительного каскада ОБ
КIб = iвых /iвх = iк/iэ = α
Параметры усилительного каскада ОБ
КIб = iвых /iвх = iк/iэ = α
Таким образом, каскад ОБ имеет низкое входное сопротивление и применяется
Таким образом, каскад ОБ имеет низкое входное сопротивление и применяется
Принципиальная схема каскада
6.6.3 Каскад ОК
Rб1
Rк
Rэ
Ес
Rс
С1 +
+ С2
Сф
Rн
VT
iн
iб
Uвых
Принципиальная схема каскада
6.6.3 Каскад ОК
Rб1
Rк
Rэ
Ес
Rс
С1 +
+ С2
Сф
Rн
VT
iн
iб
Uвых
471
Эквивалентная схема
Б rб
B·iб
Rc Rб
Uвх
rк”
rэ
Э
К
Ес
iвх =iб
iвых =iэ
ХС1<< Rб, ХС2 << Rн,
471
Эквивалентная схема
Б rб
B·iб
Rc Rб
Uвх
rк”
rэ
Э
К
Ес
iвх =iб
iвых =iэ
ХС1<< Rб, ХС2 << Rн,
Параметры каскада ОК
472
Rвх = h11э + (В+1)Rэн.
Rвх = Uвх/iвх = rб
Параметры каскада ОК
472
Rвх = h11э + (В+1)Rэн.
Rвх = Uвх/iвх = rб
о
Параметры каскада ОК
Uвх = Rвх·iб, Uвых = Rэн·iэ,
Кuк = Uвых/Uвх
о
Параметры каскада ОК
Uвх = Rвх·iб, Uвых = Rэн·iэ,
Кuк = Uвых/Uвх
475
Таким образом, каскад ОК имеет следующие особенности:
-- высокое входное сопротивление
475
Таким образом, каскад ОК имеет следующие особенности: -- высокое входное сопротивление
476
Параметры каскада ОК
Используется такой каскад для согласования выходного сопротивления источника
476
Параметры каскада ОК
Используется такой каскад для согласования выходного сопротивления источника
о
Параметры каскада ОК
Пример
Примем ·iэ = 1 мА, rэ ≈ 25 Ом,
о
Параметры каскада ОК
Пример
Примем ·iэ = 1 мА, rэ ≈ 25 Ом,
6.7 Методы улучшения параметров каскадов
Полученные соотношения позволяют более осознанно
6.7 Методы улучшения параметров каскадов
Полученные соотношения позволяют более осознанно
∑
Анализ параметров каскадов
1. Существенно увеличить коэффициент В можно с помощью составного
∑
Анализ параметров каскадов
1. Существенно увеличить коэффициент В можно с помощью составного
∑
Эмиттерный повторитель на составном транзисторе схема Дарлигтона
К
VT1
VT2
В ≈ В1·В2.
RЭ
+EП
UВХ
UВЫХ
∑
Эмиттерный повторитель на составном транзисторе схема Дарлигтона
К
VT1
VT2
В ≈ В1·В2.
RЭ
+EП
UВХ
UВЫХ
Эмиттерный повторитель на составном транзисторе схема Шиклаи
С1
VT1
VT2
RЭ
+EП
UВХ
UВЫХ
С2
Эмиттерный повторитель на составном транзисторе схема Шиклаи
С1
VT1
VT2
RЭ
+EП
UВХ
UВЫХ
С2
Параметры каскада ОК
2. Для увеличения Кuэ необходимо увеличивать
Rк.
Однако
Параметры каскада ОК
2. Для увеличения Кuэ необходимо увеличивать
Rк.
Однако
Параметры каскада ОК
Rк.
Для увеличения КUЭ необходим такой элемент электроники,
Параметры каскада ОК
Rк.
Для увеличения КUЭ необходим такой элемент электроники,
361
Параметры каскада ОК
Идеальным элементом в этом смысле является биполярный транзистор,
361
Параметры каскада ОК
Идеальным элементом в этом смысле является биполярный транзистор,
о
Источник тока
Rвых
Rн
Iн
Uн
Если Rвых >> Rн, то ток в цепи
о
Источник тока
Rвых
Rн
Iн
Uн
Если Rвых >> Rн, то ток в цепи
*
Режим транзистора по постоянному току можно выбрать любым, например, Uк
*
Режим транзистора по постоянному току можно выбрать любым, например, Uк
*
Для транзистора, включенного по схеме ОБ,
сопротивление коллекторной цепи rк
*
Для транзистора, включенного по схеме ОБ,
сопротивление коллекторной цепи rк
Параметры каскада ОК
Для согласования высокоомного выходного сопротивления каскада с низкоомной
Параметры каскада ОК
Для согласования высокоомного выходного сопротивления каскада с низкоомной
Параметры каскада ОК
365
Rвх ≈ В·Rэн.
Для увеличения входного сопротивления RВХ необходимо
Параметры каскада ОК
365
Rвх ≈ В·Rэн.
Для увеличения входного сопротивления RВХ необходимо
Например. Е = 10 В, Rвых = 1 Ом, Rн
Например. Е = 10 В, Rвых = 1 Ом, Rн
Пример источника напряжения
о
R
Rн
Может изменяться входное напряжение Е, ток нагрузки Iн,
Пример источника напряжения
о
R
Rн
Может изменяться входное напряжение Е, ток нагрузки Iн,
Подключение каскада ОК
Его большое входное сопротивление не нагружает предыдущий каскад,
Подключение каскада ОК
Его большое входное сопротивление не нагружает предыдущий каскад,
Параметры каскада
Таким образом, для уменьшения h11э можно увеличить ток эмиттера
Параметры каскада
Таким образом, для уменьшения h11э можно увеличить ток эмиттера
о
Каскад ГСТ
о
В интегральной схемотехнике в качестве ГСТ используются схемы «Токовое
о
Каскад ГСТ
о
В интегральной схемотехнике в качестве ГСТ используются схемы «Токовое
о
Каскад ГСТ
При использовании транзистора в качестве ГСТ следует помнить о
о
Каскад ГСТ
При использовании транзистора в качестве ГСТ следует помнить о
374
VT1
R3
R1
R2
VT2
VT3
+
Схема «токовое зеркало»
Транзистор VT1 – рабочий,
включенный по схеме ОК.
Вместо
374
VT1
R3
R1
R2
VT2
VT3
+
Схема «токовое зеркало»
Транзистор VT1 – рабочий, включенный по схеме ОК. Вместо
375
Транзистор 2 охвачен 100%-ной обратной связью, т.к. его выход (вывод
375
Транзистор 2 охвачен 100%-ной обратной связью, т.к. его выход (вывод
376
Каскад ГСТ
ГСТ можно включить в коллекторную цепь усилительного транзистора VT1.
376
Каскад ГСТ
ГСТ можно включить в коллекторную цепь усилительного транзистора VT1.
377
Усилительный каскад с ГСТ
ГСТ включим в коллекторную цепь усилительного транзистора
377
Усилительный каскад с ГСТ
ГСТ включим в коллекторную цепь усилительного транзистора
о
Каскад ГСТ
Но транзистор VT2 является коллекторной нагрузкой усилительного транзистора VT1.
о
Каскад ГСТ
Но транзистор VT2 является коллекторной нагрузкой усилительного транзистора VT1.
о
Каскад ГСТ
Кuэ = В
Rвх
Rк//Rн
Этот эффект возможен в
о
Каскад ГСТ
Кuэ = В
Rвх
Rк//Rн
Этот эффект возможен в
о
Каскад с ГСТ
Видим, что для организации ГСТ необходимо несколько разнородных
о
Каскад с ГСТ
Видим, что для организации ГСТ необходимо несколько разнородных
о
Каскад с ГСТ
Стоковая ВАХ полевого транзистора со встроенным каналом.
Ic
Uз
о
Каскад с ГСТ
Стоковая ВАХ полевого транзистора со встроенным каналом.
Ic
Uз
о
Каскад с ГСТ
Ес
iб
~
С1
Rб1
“Rк”
Rб2
iвх
iк
С2
Сэ
iн
Rэ
Rн
Uвых =
Uн
Uвх
Усилительный каскад с динамической нагрузкой
+ Еп
•
о
Каскад с ГСТ
Ес
iб
~
С1
Rб1
“Rк”
Rб2
iвх
iк
С2
Сэ
iн
Rэ
Rн
Uвых =
Uн
Uвх
Усилительный каскад с динамической нагрузкой
+ Еп
•
о
6.8 Усилители на полевых транзисторах
о
6.8 Усилители на полевых транзисторах
о
6.8 Усилители на полевых транзисторах
Усилительные каскады на полевых транзисторах управляются
о
6.8 Усилители на полевых транзисторах
Усилительные каскады на полевых транзисторах управляются
о
Усилители на полевых транзисторах
Ток затвора в усилительных каскадах, собранных на полевых
о
Усилители на полевых транзисторах
Ток затвора в усилительных каскадах, собранных на полевых
о
Усилители на полевых транзисторах
В качестве примера рассмотрим усилитель с резистивно-емкостными
о
Усилители на полевых транзисторах
В качестве примера рассмотрим усилитель с резистивно-емкостными
о
Усилители на полевых транзисторах
Для этого транзистора начальное напряжение Uзи должно быть
о
Усилители на полевых транзисторах
Для этого транзистора начальное напряжение Uзи должно быть
387
Усилительный транзистор включен по схеме общий исток.
Используем транзистор с
387
Усилительный транзистор включен по схеме общий исток. Используем транзистор с
о
Усилители на полевых транзисторах
Но ток затвора полевого транзистора очень мал,
о
Усилители на полевых транзисторах
Но ток затвора полевого транзистора очень мал,
о
Сопротивление RЗ обычно выбирают порядка 1 МОм.
Рассматриваемая схема обеспечения
о
Сопротивление RЗ обычно выбирают порядка 1 МОм. Рассматриваемая схема обеспечения
391
У полевых транзисторов с индуцированным каналом принципиально необходима подача напряжения смещения
391
У полевых транзисторов с индуцированным каналом принципиально необходима подача напряжения смещения
о
У полевых транзисторов с индуцированным каналом принципиально необходима подача напряжения смещения
о
У полевых транзисторов с индуцированным каналом принципиально необходима подача напряжения смещения
о
МДП транзисторы с индуцированным каналом
С
И
З
Металл Al
SiO2
n-
n-типа
p -
+
p -
+
П -подложка
+
о
МДП транзисторы с индуцированным каналом
С
И
З
Металл Al
SiO2
n-
n-типа
p -
+
p -
+
П -подложка
+
394
ХСи << RИ.
Uзи
Ic
Uзи.пор
П
З
И
n-канал
UВХ
РТ
394
ХСи << RИ.
Uзи
Ic
Uзи.пор
П
З
И
n-канал
UВХ
РТ
о
Назначение конденсаторов С1, С2 и СИ аналогично назначению соответствующих конденсаторов
о
Назначение конденсаторов С1, С2 и СИ аналогично назначению соответствующих конденсаторов
о
С целью повышения коэффициента усиления каскада на полевом транзисторе вместо
о
С целью повышения коэффициента усиления каскада на полевом транзисторе вместо
о
Затвор транзистора 2 электрически соединен со стоком, то UCИ =
о
Затвор транзистора 2 электрически соединен со стоком, то UCИ =
о
Анализ усилительных каскадов на полевых транзисторах проводят аналитическим методом.
Эквивалентную схему
о
Анализ усилительных каскадов на полевых транзисторах проводят аналитическим методом. Эквивалентную схему
о
Упрощенная эквивалентная схема усилительного каскада на полевом транзисторе
.
Zн
С
З
И
Rс
Zи
S·Uзи
о
RЗ
Uвх
RЗС
RЗИ
о
Упрощенная эквивалентная схема усилительного каскада на полевом транзисторе
.
Zн
С
З
И
Rс
Zи
S·Uзи
о
RЗ
Uвх
RЗС
RЗИ
Усилитель на полевом транзисторе
Каскад управляется входным напряжением, которое изменяет ток
Усилитель на полевом транзисторе
Каскад управляется входным напряжением, которое изменяет ток
Стокозатворная характеристика Ic = ƒ(Uзи, Uси)
Uзи В
Ic мА
4
2
- 2,0
Стокозатворная характеристика Ic = ƒ(Uзи, Uси)
Uзи В
Ic мА
4
2
- 2,0
Усилитель на полевом транзисторе
Ic
Uз > 0
UЗ
Uз = 0
Усилитель на полевом транзисторе
Ic
Uз > 0
UЗ
Uз = 0
6.9 Схемы обеспечения рабочего режима активного элемента
.
6.9 Схемы обеспечения рабочего режима активного элемента
.
Если Uвх < Uд, то диод закрыт.
Делитель напряжения с элементом,
имеющим
Если Uвх < Uд, то диод закрыт.
Делитель напряжения с элементом,
имеющим
281
Делитель напряжения с элементом,
имеющим нелинейную ВАХ
R
Uвых
о
о
rд
–
Uобр
Iобр
Uпробоя
Uвх
о
о
+
Диод включен в
281
Делитель напряжения с элементом,
имеющим нелинейную ВАХ
R
Uвых
о
о
rд
–
Uобр
Iобр
Uпробоя
Uвх
о
о
+
Диод включен в
о
Делитель напряжения с элементом,
имеющим нелинейную ВАХ
R
Uвых = UБЭ
Переход Б-Э является
о
Делитель напряжения с элементом,
имеющим нелинейную ВАХ
R
Uвых = UБЭ
Переход Б-Э является
о
Делитель напряжения с элементом,
имеющим нелинейную ВАХ
о
РТ
Uбэ
Iб
Uб = 0,65В
о
20
о
Делитель напряжения с элементом,
имеющим нелинейную ВАХ
о
РТ
Uбэ
Iб
Uб = 0,65В
о
20
о
Делитель напряжения с элементом,
имеющим нелинейную ВАХ
Как изменится напряжение
на базе при
о
Делитель напряжения с элементом,
имеющим нелинейную ВАХ
Как изменится напряжение на базе при
о
Делитель напряжения с элементом,
имеющим нелинейную ВАХ
Как изменится напряжение на базе
о
РТ
Uбэ
Iб
о
Делитель напряжения с элементом,
имеющим нелинейную ВАХ
Как изменится напряжение на базе
о
РТ
Uбэ
Iб
283
Ограничитель напряжения со стабилитроном КС147А
R
Uвых
о
о
rд
4,7В
Uпр
Iпр
Um > 4,7В, R > rд.
Uвх=Um·sinωt
о
о
t
0,6В
0,6В
Ucт
283
Ограничитель напряжения со стабилитроном КС147А
R
Uвых
о
о
rд
4,7В
Uпр
Iпр
Um > 4,7В, R > rд.
Uвх=Um·sinωt
о
о
t
0,6В
0,6В
Ucт
На прямой ветви до напряжения 0,6 В диод закрыт. Его
На прямой ветви до напряжения 0,6 В диод закрыт. Его
Образуется делитель напряжения R – rд.
R
Uвых
о
о
rд
Uвх=Um·sinωt
о
о
Uвых = Uвх
rд
rд
R +
Образуется делитель напряжения R – rд.
R
Uвых
о
о
rд
Uвх=Um·sinωt
о
о
Uвых = Uвх
rд
rд
R +
На обратной ветви до напряжения Uст стабилитрон также закрыт, его сопротивление
На обратной ветви до напряжения Uст стабилитрон также закрыт, его сопротивление
Поменяем местами диод и стабилитрон
На прямой ветви до напряжения
Поменяем местами диод и стабилитрон
На прямой ветви до напряжения
415
Ограничитель напряжения со стабилитроном КС147А
R
Uвых
о
о
rд
4,7В
Uпр
Iпр
Um > 4,7В, R > rд.
Uвх=Um·sinωt
о
о
t
0,6В
0,6В
Ucт
415
Ограничитель напряжения со стабилитроном КС147А
R
Uвых
о
о
rд
4,7В
Uпр
Iпр
Um > 4,7В, R > rд.
Uвх=Um·sinωt
о
о
t
0,6В
0,6В
Ucт
Применение выпрямительных диодов
U=Um·sinωt
VD
Rн
Uн
~
ωt
U
Uн
Uн.ср
t1
t2
Uн.ср = 1/2π∫Um·sinωt dωt = 0.45·U
0
π
Применение выпрямительных диодов
U=Um·sinωt
VD
Rн
Uн
~
ωt
U
Uн
Uн.ср
t1
t2
Uн.ср = 1/2π∫Um·sinωt dωt = 0.45·U
0
π
417
Применение выпрямительного диода
R
Uвых
о
о
rд
Uпр
Iпр
Uвх=Um·sinωt
о
о
t
0,6В
0,6В
Uвх
Uвых
417
Применение выпрямительного диода
R
Uвых
о
о
rд
Uпр
Iпр
Uвх=Um·sinωt
о
о
t
0,6В
0,6В
Uвх
Uвых
418
Применение выпрямительного диода
R
Uвых
о
о
rд
Uпр
Iпр
Uвх=Um·sinωt
о
о
t
0,6В
0,6В
Uвх
Uвых
418
Применение выпрямительного диода
R
Uвых
о
о
rд
Uпр
Iпр
Uвх=Um·sinωt
о
о
t
0,6В
0,6В
Uвх
Uвых
417
Применение выпрямительного диода
R
Uвых
о
о
ЕСМ
Uпр
Iпр
Подадим на диод напряжение смещения.
Uвх=Um·sinωt
о
о
t
Uвх
ЕСМ
417
Применение выпрямительного диода
R
Uвых
о
о
ЕСМ
Uпр
Iпр
Подадим на диод напряжение смещения.
Uвх=Um·sinωt
о
о
t
Uвх
ЕСМ
Некоторые пояснения к курсовому проекту.
Некоторые пояснения к курсовому проекту.
каскад ОЭ
Ес
iб
~
С1
Rб1
Rк
Rб2
Ек
iвх
С2
Сэ
Rэ
Uвых = Uн
Uвх
+
«Забыли» включить сопротивление Rб1.
421
каскад ОЭ
Ес
iб
~
С1
Rб1
Rк
Rб2
Ек
iвх
С2
Сэ
Rэ
Uвых = Uн
Uвх
+
«Забыли» включить сопротивление Rб1.
421
Что произойдет, если «забыли» включить сопротивление Rб1
Постоянное напряжение на базе
Что произойдет, если «забыли» включить сопротивление Rб1
Постоянное напряжение на базе
Что произойдет, если «забыли» включить сопротивление Rб2, сопротивление Rб1 включено
Постоянное
Что произойдет, если «забыли» включить сопротивление Rб2, сопротивление Rб1 включено
Постоянное
«Забыли» подключить емкость Сэ
Х << Rэ, поэтому переменные токи протекали по
«Забыли» подключить емкость Сэ
Х << Rэ, поэтому переменные токи протекали по
Исходный «нормальный» режим работы каскада
Iк
Uкэ
Iб
•
iб
•
Iб=0
•
•
РТ
Uвх
Uб
Iб
Uк
Uк =Uвых
Uк
Uк
Rкн
о
о
- Постоянная составляющая
Исходный «нормальный» режим работы каскада
Iк
Uкэ
Iб
•
iб
•
Iб=0
•
•
РТ
Uвх
Uб
Iб
Uк
Uк =Uвых
Uк
Uк
Rкн
о
о
- Постоянная составляющая
Uвх
Uб
Uн
Uк
Uк
о
- Постоянная составляющая напряжения на коллекторе
- Переменная составляющая напряжения на коллекторе
-
Uвх
Uб
Uн
Uк
Uк
о
- Постоянная составляющая напряжения на коллекторе
- Переменная составляющая напряжения на коллекторе
-
Лекция 16
Тема 7
1. ОСНОВЫ МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ
1.1 Основные термины и определения
Микроэлектроника
Лекция 16
Тема 7
1. ОСНОВЫ МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ
1.1 Основные термины и определения Микроэлектроника
Основы микроэлектроники
Элемент – часть микросхемы, реализующая функцию какого либо
Основы микроэлектроники
Элемент – часть микросхемы, реализующая функцию какого либо
Основы микроэлектроники
Компонент – часть микросхемы, реализующая функцию какого либо
Основы микроэлектроники
Компонент – часть микросхемы, реализующая функцию какого либо
559
Бескорпусные транзисторы
559
Бескорпусные транзисторы
560
Основы микроэлектроники
С точки зрения внутреннего устройства микросхема представляет собой совокупность
560
Основы микроэлектроники
С точки зрения внутреннего устройства микросхема представляет собой совокупность
Микросхемотехника (интегральная схемотехника) как одна из основ микроэлектроники охватывает исследования
Микросхемотехника (интегральная схемотехника) как одна из основ микроэлектроники охватывает исследования
Электрическая схема – условное графическое обозначение электрической цепи. На электрической
Электрическая схема – условное графическое обозначение электрической цепи. На электрической
Электрическая схема
Ес
~
С1
Rб1
“Rк”
Rб2
С2
Сэ
Rэ
Rн
+ Еп
•
563
Электрическая схема
Ес
~
С1
Rб1
“Rк”
Rб2
С2
Сэ
Rэ
Rн
+ Еп
•
563
Второй уровень - структурная схема.
Она определяет функциональное соединение отдельных
Второй уровень - структурная схема. Она определяет функциональное соединение отдельных
По функциональному назначению микросхемы подразделяются на аналоговые и цифровые.
В
По функциональному назначению микросхемы подразделяются на аналоговые и цифровые. В
Основы микроэлектроники
562
Основы микроэлектроники
562
Основы микроэлектроники
326
Основы микроэлектроники
326
1.2 Конструктивно-технологические типы ИМС
Конструктивно-технологическая классификация микросхем учитывает способы изготовления
1.2 Конструктивно-технологические типы ИМС Конструктивно-технологическая классификация микросхем учитывает способы изготовления
Кристалл интегральной микросхемы
Кристалл интегральной микросхемы
Основным полупроводниковым материалом МС в настоящее время является кремний. Важное
Основным полупроводниковым материалом МС в настоящее время является кремний. Важное
Достаточно большая ширина запрещенной зоны кремния обуславливает малые обратные токи
Достаточно большая ширина запрещенной зоны кремния обуславливает малые обратные токи
Разновидностью полупроводниковых МС являются совмещенные микросхемы, в которых транзисторы размещаются
Разновидностью полупроводниковых МС являются совмещенные микросхемы, в которых транзисторы размещаются
Основным активным элементом микросхем являются биполярные транзисторы типа n-p-n. Кроме
Основным активным элементом микросхем являются биполярные транзисторы типа n-p-n. Кроме
Основным элементом МДП-микросхем являются МДП-транзисторы с каналом n-типа. Площадь этих
Основным элементом МДП-микросхем являются МДП-транзисторы с каналом n-типа. Площадь этих
В комплементарных МДП-микросхемах применяют МДП – транзисторы с индуцированными каналами
В комплементарных МДП-микросхемах применяют МДП – транзисторы с индуцированными каналами
Гибридная интегральная микросхема содержит пленочные пассивные элементы и навесные активные
Гибридная интегральная микросхема содержит пленочные пассивные элементы и навесные активные
Конструктивно-технологические типы микросхем
574
Конструктивно-технологические типы микросхем
574
2. Технологические основы микроэлектроники
578
2. Технологические основы микроэлектроники
578
Структуры, электрические параметры микросхем и их элементов определяются технологией изготовления.
Структуры, электрические параметры микросхем и их элементов определяются технологией изготовления.
Монокристаллические полупроводниковые слитки цилиндрической формы разрезают на пластины толщиной 0,4
Монокристаллические полупроводниковые слитки цилиндрической формы разрезают на пластины толщиной 0,4
Технологический цикл разделяют на два больших этапа – обработки пластин
Технологический цикл разделяют на два больших этапа – обработки пластин
Эпитаксия - процесс наращивания на пленку монокристаллического слоя, повторяющего структуру
Эпитаксия - процесс наращивания на пленку монокристаллического слоя, повторяющего структуру
Диффузия примесей – технологическая операция легирования – введение примесей в
Диффузия примесей – технологическая операция легирования – введение примесей в
Диффузия примесей
Как правило, легирование ведется чрез маску двуокиси
Диффузия примесей
Как правило, легирование ведется чрез маску двуокиси
Диффузия
р-
n-
x
Доноры
SiO2
xo
x
N
NД(х)
Nа
На уровне ХО концентрации доноров и акцепторов одинаковые.
Диффузия
р-
n-
x
Доноры
SiO2
xo
x
N
NД(х)
Nа
На уровне ХО концентрации доноров и акцепторов одинаковые.
Ионное легирование – технологическая операция введения примесей в поверхностный слой
Ионное легирование – технологическая операция введения примесей в поверхностный слой
Ионное легирование позволяет создавать слои с субмикронными горизонтальными размерами толщиной
Ионное легирование позволяет создавать слои с субмикронными горизонтальными размерами толщиной
Термическое окисление
Термическое окисление позволяет получить на поверхности кремниевых пластин
Термическое окисление Термическое окисление позволяет получить на поверхности кремниевых пластин
Если после окисления удалить маску нитрида и провести неглубокое легирование донорами,
Если после окисления удалить маску нитрида и провести неглубокое легирование донорами,
Травление
Травление представляет собой удаление поверхностного слоя чаще всего химическим
Травление Травление представляет собой удаление поверхностного слоя чаще всего химическим
Травление. Удаление участка двуокиси кремния.
р-
SiO2
Si
Травитель
Маска нерастворимого фоторезиста
591
Травление. Удаление участка двуокиси кремния.
р-
SiO2
Si
Травитель
Маска нерастворимого фоторезиста
591
Литография
Литография – процесс формирования отверстий в масках, создаваемых на
Литография
Литография – процесс формирования отверстий в масках, создаваемых на
Литография
Рисунок будущей маски задается фотошаблоном. Он представляет собой стеклянную
Литография
Рисунок будущей маски задается фотошаблоном. Он представляет собой стеклянную
Литография
р-
SiO2
Si
Свет
ФР
ФШ
р-
Si
р-
Si
После проявления негативный фоторезист удаляется с незасвеченных участков.
Получается фоторезистивная
Литография
р-
SiO2
Si
Свет
ФР
ФШ
р-
Si
р-
Si
После проявления негативный фоторезист удаляется с незасвеченных участков. Получается фоторезистивная
Разрешающая способность.
Она оценивается максимальным числом линий раздельно воспроизводимых в маске
Разрешающая способность. Она оценивается максимальным числом линий раздельно воспроизводимых в маске
В ИМС применяются в основном транзисторы
n-p-n-типа. Их особенность в
В ИМС применяются в основном транзисторы n-p-n-типа. Их особенность в
3.1 Структура эпитаксиально-планарного транзистора
Транзистор выполнен на высокоомной подложке
3.1 Структура эпитаксиально-планарного транзистора
Транзистор выполнен на высокоомной подложке
Структура эпитаксиально-планарного транзистора
р
р-
р+
р+
n+
n+
n+
n
Э
Б
К
Al SiO2
Si
598
Структура эпитаксиально-планарного транзистора
р
р-
р+
р+
n+
n+
n+
n
Э
Б
К
Al SiO2
Si
598
МНОГОЭМИТТЕРНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ
Многоэмиттерные транзисторы n-p-n-типа отличаются от обычных тем, что
МНОГОЭМИТТЕРНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ Многоэмиттерные транзисторы n-p-n-типа отличаются от обычных тем, что
ТРАНЗИСТОРЫ С ДИОДОМ ШОТКИ
600
р
р-
р+
р+
n+
n+
n+
n
Э
Б
К
Al SiO2
Si
К
Б
Э
ТРАНЗИСТОРЫ С ДИОДОМ ШОТКИ
600
р
р-
р+
р+
n+
n+
n+
n
Э
Б
К
Al SiO2
Si
К
Б
Э
601
В микросхемах в качестве резисторов применяются базовые высокоомные слои р-типа.
601
В микросхемах в качестве резисторов применяются базовые высокоомные слои р-типа.
КОНДЕНСАТОРЫ
•
Структура МДП-конденсатора может быть следующей.
Одной из обкладок является n+-слой, другой
КОНДЕНСАТОРЫ
•
Структура МДП-конденсатора может быть следующей.
Одной из обкладок является n+-слой, другой
603
603
604
Литература
Основная литература:
1. Булычев А. Л., Лямин П. М. Электронные приборы. М.:
604
Литература
Основная литература:
1. Булычев А. Л., Лямин П. М. Электронные приборы. М.:
605
Литература
Дополнительная литература:
7. Прянишников В.А. Электроника: Курс лекций. – СПб.: Корона
605
Литература
Дополнительная литература:
7. Прянишников В.А. Электроника: Курс лекций. – СПб.: Корона
606
Бескорпусной транзистор с упаковкой
606
Бескорпусной транзистор с упаковкой
607
Электровакуумные приборы
607
Электровакуумные приборы
608
Мощный генераторный триод с радиатором
608
Мощный генераторный триод с радиатором
609
Электровакуумный пентод
609
Электровакуумный пентод
299
Микросхемы памяти и транзисторы
299
Микросхемы памяти и транзисторы
611
Семестр 4 курс 2 факультет ФТ
1. Выпрямительные диоды: классификация; параметры,
611
Семестр 4 курс 2 факультет ФТ
1. Выпрямительные диоды: классификация; параметры,
Точка, прямая и плоскость на комплексном чертеже. (Лекция 2)
Развитие творческих способностей у детей.
Презентация на тему "Диабет, мировая проблема" - скачать презентации по Медицине
Локальные войны. Вооруженные конфликты
Особенности аутсорсинга. Аутсорсинг. Аутстаффинг. Аутсорсинг информационных технологий. 
Аналоги к проекту «Многоэтажный жилой комплекс с обслуживанием»
Контроль формы оптических поверхностей пробным стеклом, на интерферометре Физо и на неравноплечем лазерном интерферометре.
Библиотечная выставка – комплексное мероприятие, так как выставка является информационной основой, на которую «нанизывается» би
Разработка СИПР Севастополь
Н.И. Пирогов – выдающийся русский хирург и ученый. 
Работа с табличным процессором Microsoft Office Excel Часть 2. MICROSOFT OFFICE
Уравнения с параметром - презентация по Алгебре
Презентация Документы, предоставляемые при таможенном декларировании, их виды, примеры, оформление, применение 
Типовые последовательностные автоматы
Баскетбол. Этапы развития баскетбола
Формулы сокращенного умножения. Автор: учитель математики МОУ СОШ № 57 г.Астрахани Курило М.С. 
Право в системе социальных норм. 10 класс
Корпорация Apple
Ликвидационная стоимость бизнеса
Аркадий Гайдар. Аркадий Петрович Голиков
Виды и жанры ИЗО
Осуществление перевозки грузов железнодорожным транспортом Выполнили: студенты 5-го курса ФТД ДС.01 Восколович Юля, Ихсанов Алм
Трансформатор. Режимы работы трансформатора
Православный календарь: Благовещение
Электропитание и электроснабжение нетяговых потребителей
How to Write an Essay Prepare for the Russian State Exam! Морозова Светлана Николаевна, учитель английского языка МОУ-СОШ с.Балтай Балтайского района С
Традиции Кубанских мастериц в изготовлении кукол Берегинь
Анатольева Э.В. Помоги Матроскину - презентация для начальной школы