Запитання для самоконтролю

1. Приведіть принципову електричну схему однопівперіодного випрямлення змінного синусоїдного струму з понижуючим трансформатором з розшифровкою літерних позначень.

2. Опишіть роботу приведеної схеми однопівперіодного випрямлення.

3. Зобразіть графічно випрямлений струм.

4. Приведіть принципову електричну схему двохпівперіодного випрямлення змінного синусоїдного струму з понижуючим трансформатором з розшифровкою літерних позначень.

5. Опишіть роботу приведеної схеми двохпівперіодного випрямлення.

6. Зобразіть графічно випрямлений струм.

7. Приведіть принципову електричну схему двохпівперіодного з нульовою точкою випрямлення змінного синусоїдного струму з понижуючим трансформатором з розшифровкою літерних позначень.

10.4. Тиристор

Тиристор – це напівпровідниковий керований пристрій, який має два р-шара і два n-шари, із трьома електронно-дірковими переходами (р-n-переходами) і трьома виводами. Вивід з р-шару називають анодом, вивід з n-шару називають катодом, третій вивід називають керуючим електродом, який може приєднуватися як до р-шару, так і до n-шару (рис.10.11а, 10.11б).

На принципових електричних схемах літерно-графічне позначення тиристора наступне:

Вольт-амперна характеристика тиристора має вигляд, показаний на рис.10.12. Якщо керуючий електрод не підключений до мережі, то один з р-n-переходів закритий і тиристор працює на 1-й ділянці ВАХ.

Значне збільшення напруги приводить до того, що тиристор починає працювати на 2-й ділянці ВАХ. В результаті напруга на тиристорі падає, а струм через нього збільшується, що приводить до роботи тиристора на 3-й ділянці ВАХ. Тому відсутність прямої напруги на керуючому електроді приводить до того, що тиристор переходить у відкритий стан при значній напрузі.

Якщо керуючий електрод підключений до мережі і на нього подана пряма напруга, то тиристор відразу починає працювати на 3-й ділянці ВАХ.

Отже, наявність прямої напруги на керуючому електроді приводить до того, що тиристор переходить у відкритий стан при незначній напрузі.

Тиристори можуть пропускати електричний струм силою до 1,0 – 2,0 кА при напрузі 0,1 – 4,0 кВ.

Н айбільше просто тиристор можна застосувати як електричний ключ (рис.10.13). Тиристори використовується також для регулювання напруги на затисках трифазних асинхронних електродвигунів та інших цілей.

Запитання для самоконтролю

1. Який електронний пристрій називається тиристором?

2. Як тиристор позначається на принциповій електричній схемі?

3. Опишіть роботу тиристора, використовуючи його вольт-амперну характеристику.

4. Для чого призначений тиристор?

10.5. Транзистор, підсилення електричного сигналу

Транзистор винайдений у 1948 році американськими вченими Д. Бардіном, У. Браттейном і У. Шоклі, за що їм була присуджена Нобелівська премія.

Транзистор (біполярний транзистор) – це напівпровідниковий пристрій, який призначений для підсилення електричного сигналу (струму, напруги), та має два р-шари і один n-шар (рис.10.13а), або один р-шар і два n-шари (рис.10.13б), з 2-ма електронно-дірковими переходами (р-n-переходами) і 3-ма виводами. Шари, що знаходяться по краях транзистора, називають колектором і емітером, а середній шар називають базою.

На принципових електричних схемах літерно-графічне позначення транзистора наступне:

На кожний р-n-перехід транзистора може бути подана як пряма, так і зворотна напруги. Відповідно розрізняють чотири режими роботи транзистора: режим відсічення (режим закритого транзистора) – на обидва переходи подається зворотна напруга; режим насичення (режим відкритого транзистора) – на обидва переходи подається пряма напруга; активний режим – на емітерний перехід подається пряма напруга, на колекторний перехід подається зворотна напруга; інверсний режим – на емітерний перехід подається зворотна напруга, на колекторний перехід подається пряма напруга.

Розглянемо активний режим роботи транзистора. Між одним шаром (емітером – «випромінювачем» вільних зарядів) та іншим шаром (базою – «передавачем» вільних зарядів) подають пряму напругу, тобто на один р-n-перехід. Між іншим шаром (колектором – «одержувачем» електронів) і базою подають зворотну напругу, тобто на другий р-n-перехід. В результаті один р-n-перехід буде відкритий, а другий р-n-перехід – закритий. Отже, у колі «емітер – база» буде протікати прямий електричний струм, а в колі «база – колектор» – зворотний електричний струм:

I_е = I_к + I_б , (10.1)

де I_е – сила струму, який протікає в емітері, А;

I_к – сила струму, який протікає в колекторі, А;

I_б – сила струму, який протікає в базі, А.

Таким чином, транзистор можна розглядати як пристрій, що розподіляє електричний струм (який протікає через один електрод – емітер), між двома іншими електродами (базою і колектором) у визначеному співвідношенні. Ця властивість транзистора використовується для підсилення електричного сигналу. Відношення зміни сили струму, який протікає в колекторі (I_к), до зміни сили струму, який протікає в базі (I_б), при незмінній напрузі між емітером і колектором називають коефіцієнтом передачі базового струму:

. (10.2)

Для транзисторів різних типів  = 15 – 500, тобто сила електричного струму, який протікає в колекторі, набагато більше сили струму, який протікає в базі.

Отже, якщо струм у базі, буде вхідним сигналом, а струм у колекторі – вихідним сигналом, то транзистор буде працювати в режимі підсилення вхідного електричного сигналу. У цьому випадку загальною точкою вхідного і вихідного електричного кола є емітер, а схему називають «із загальним емітером» (рис.10.14). Схему «із загальною базою» використовують для підсилення напруги (рис.10.15).