
- •Часть 1 - Физические основы электроники
- •Оглавление
- •Глава 1. Общие сведения об электронных приборах
- •Глава 2. Физические основы электроники. Электрофизические свойства полупроводников.
- •Глава 3. Полупроводниковые диоды
- •Глава 4. Биполярные транзисторы
- •Глава 5. Полевые транзисторы
- •Глава 6. Силовые полупроводниковые приборы
- •Глава 7. Оптоэлектронные приборы
- •Глава 8. Электровакуумные приборы
- •Глава 1 Общие сведения об электронных приборах
- •1.1 Назначение и классификация электронных приборов
- •1.Преобразование энергии (например, преобразование энергии света в электрическую энергию или преобразование переменного тока в постоянный);
- •1.2 Характеристики, параметры, эквивалентные схемы эп
- •Глава 2
- •Физические основы электроники
- •Электрофизические свойства полупроводников.
- •Электропроводность полупроводников
- •2.1 Собственные полупроводники
- •2.2 Примесные полупроводники
- •2.3. Токи в полупроводнике. Дрейф и диффузия
- •2.4 Электрические переходы.
- •2.4.1. Классификация электрических переходов
- •2.5 Образование p-n перехода. P-n переход в равновесном состояние
- •2.7. Математическая модель р-п –перехода. Вольт – амперная характеристика
- •2.8 Ёмкость p-n перехода
- •2.9 Пробой p-n перехода
- •Глава 3 Полупроводниковые диоды
- •3.1. Вольт-амперная характеристика диода
- •3.2 Эквивалентная схема диода
- •3.3 Влияние температуры на вах диода
- •3.4 Выпрямительные диоды
- •3.5 Импульсные диоды
- •3.6 Диоды Шотки.
- •3.7 Стабилитроны и стабисторы
- •3.8 Варикапы
- •3.9. Туннельные и обращенные диоды
- •3.10 Маркировка полупроводниковых диодов
- •Глава 4
- •4.1 Общие сведения о биполярных транзисторах
- •4 .2 Принцип работы биполярного транзистора в активном режиме
- •4.3. Распределение концентрации носителей в базе. Влияние напряжений на переходах на токи транзистора
- •4.4. Режимы работы биполярного транзистора
- •4.5 Схемы включения биполярного транзистора
- •4.6 Математическая модель транзистора
- •4.7 Вольтамперные характеристики (вах) биполярного транзистора
- •4.8. Физические эквивалентные схемы транзистора и их параметры
- •4.9. Формальные схемы замещения транзистора и их параметры
- •4.10. Методика графического определения h – параметров транзистора
- •4.11. Зависимости характеристик и параметров транзистора
- •1.12. Собственные шумы электронных приборов
- •4.13. Предельно допустимые параметры транзистора
- •Глава 5
- •5.1. Основные сведения и классификация
- •5.2. Устройство и принцип действия и вах полевого транзистора с электронно-дырочным переходом
- •5.3. Полевые транзисторы с изолированным затвором
- •5.4. Вах полевого транзистора (математическая модель).
- •5.5. Дифференциальные параметры полевого транзистора и формальная схема замещения
- •5.6. Физическая эквивалентная схема полевого транзистора
- •5.7. Зависимость параметров полевого транзистора от режима работы и температуры
- •Глава 6 Силовые полупроводниковые приборы
- •Тиристоры делятся на две группы: диодные тиристоры (динисторы) и триодные (тиристоры). Для коммутации цепей переменного тока разработаны специальные симметричные тиристоры — симисторы
- •6.1. Тиристоры
- •Структура диристора, вах и принцип работы
- •Глава 7
- •3.Оптроны.
- •7.1.Фотоприемные устройства Фотоприемные устройства предназначены для преобразования светового излучения в электрические сигналы. В основу работы фотоприемников положны следующие физические явления:
- •7.1.1. Фоторезистор
- •7.1.2. Фотодиоды
- •7.1.2. Фототранзисторы:
- •7.1.3. Фототиристоры
- •7.2 Светоизлучающие приборы
- •7.2.1. Светоизлучающие диоды
- •7.2.2. Полупроводниковые лазерные диоды
- •7.3. Оптроны
- •7.4. Световоды
- •7.5. Знакосинтезирующие индикаторы
- •Глава 8 электровакуумные приборы
- •8.1. Общие сведения
- •8.2. Вакуумный диод
- •8.3. Триод
- •8 .4. Тетроды и пентоды
- •8.5. Электронно-лучевые трубки
3.3 Влияние температуры на вах диода
температура окружающей среды оказывает существенное влияние на вольт-амперную характеристику диода. С изменением температуры несколько меняется ход как прямой, так и обратной ветви ВАХ. При увеличении температуры возрастает концентрация неосновных носителей в кристалле полупроводника. Это приводит к росту обратного тока перехода (за счет увеличения тока двух его составляющих: Iо и Iтг), а также уменьшению обьемного сопротивления области базы. При увеличении температуры обратный ток насыщения увеличивается примерно в 2 раза у германиевых и в 2,5 раза у кремниевых диодов на каждые 10 °С. Зависимость обратного тока от температуры аппроксимируется выражением
I0(Т)=I(Т0)2(Т-Т0)/Т*,
где: I(Т0)-ток измерен при температуре Т0; Т – текущая температура; Т* - температура удвоения обратного тока - (5-6)0С – для Ge и (9-10)0С – для Si.
Максимально допустимое увеличение обратного тока диода определяет максимально допустимую температуру диода, которая составляет 80— 100 °С для германиевых диодов и 150 — 200 °С для кремниевых..
Ток утечки слабо зависят от температуры, но могут существенно изменяться во времени. Поэтому они, в основном, определяют временную нестабильность обратной ветви ВАХ.
Прямая ветвь ВАХ при увеличении температуры сдвигается влево и становится более крутой (рис. 3.3). Это объясняется ростом Iобр (3.2) и уменьшением rб, Последнее, уменьшает падение напряжении на базе, а напряжение непосредственно на переходе растет при неизменном напряжении на внешних выводах.
Для оценки температурной нестабильности прямой ветви вводится температурный коэффициент напряжения (ТКН) т=U/T, показывающий, как изменится прямое напряжение на диоде с изменением температуры на 10С при фиксированном прямом токе. В диапазоне температур от -60 до +60"С т -2,3 мВ/°С.
3.4 Выпрямительные диоды
Выпрямительные диоды – предназначены для выпрямления низкочастотного переменного тока и обычно используются в источниках питания. В них используется основное свойство p-n-перехода - односторонняя проводимость. Под выпрямлением понимают преобразование двухполярного тока в однополярный. В качестве выпрямительных диодов в источниках питания используют плоскостные диоды, имеющие большую площадь контакта р и п областей (необходимая для выпрямления больших токов). Такие диоды обладают большой барьерная емкостью, емкостное сопротивление Xc=1/(ωC) с ростом частоты становится мало и закорачивает (шунтирует) сопротивление перехода гpn, в результате чего выпрямления не выполняется, но это не существенно, т.к. такие диоды используют в низкочастотных схемах.
Основные параметры выпрямительных диодов даются применительно к их работе в однополупериодном выпрямителе с активной нагрузкой (без конденсатора, сглаживающего пульсации).
Среднее прямое напряжение Uпр..ср — среднее за период прямое напряжение на диоде при протекании через него максимально допустимого выпрямленного тока.
Средний обратный ток Iобр. ср — средний за период обратный ток, измеряемый при максимальном обратном напряжении.
Максимально допустимое обратное напряжение Uобр. mах (Uобр. и mах) - наибольшее постоянное (или импульсное) обратное напряжение, при котором диод может длительно и надежно работать.
Максимально допустимый выпрямленный ток Iвп. ср mаах— средний за период ток через диод (постоянная составляющая), при котором обеспечивается его надежная длительная работа.
Максимальная частота fмах — наибольшая частота подводимого напряжения, при которой выпрямитель на данном диоде работает достаточно эффективно, а нагрев диода не превышает допустимой величины.
Средняя рассеиваемая мощность диода Рср Д – средняя за период мощность рассеиваемая диодом при протекании тока в прямом и обратном направлении.
Превышение максимально допустимых величин ведет к резкому сокращению срока службы или пробою диода.
Улучшая условия охлаждения (вентиляцией, применением радиаторов), можно увеличить отводимую мощность и избежать теплового пробоя. Применение радиаторов позволяет также увеличить прямой ток.
П
ромышленностью
выпускаются кремниевые выпрямительные
диоды на токи до сотен ампер и обратные
напряжения до тысяч вольт. Если необходимо
работать при обратных напряжениях,
превышающих допустимые Uобр
для одного диода, то диоды соединяют
последовательно. Для увеличения
выпрямленного тока можно применяться
параллельное включение диодов.
О
днополупериодный выпрямитель. Трансформатор служит для понижения амплитуды переменного напряжения. Диод служит для выпрямления переменного тока.
Двухполупериодный выпрямитель. Предыдущая схема имеет существенный недостаток. Он состоит в том, что не используется часть энергии первичного источника питания (отрицательный полупериод). Недостаток устраняется в схеме двухполупериодного выпрямителя.
В
первый полупериод, положительный (+) ток
протекает: +, VD3,
,
VD2,
- .
Во второй – отрицательный (-): +, VD4, , VD1,- . В обоих случаях он через нагрузку он протекает в одном направлении.