
- •Конспект лекций
- •Содержание
- •1 Основы зонной теории Классификация твердых тел по проводимости
- •Энергетическая диаграмма твердого тела
- •Энергетическая диаграмма твердого тела выглядит:
- •Ширина запрещенной зоны влияет на электропроводность:
- •2 Внутреннее строение полупроводников
- •2.1 Примесная проводимость полупроводника
- •2.1.1 Донорная (электронная) проводимость
- •2.1.2 Акцепторная (дырочная) проводимость
- •2.2 Токи в полупроводниках
- •2.2.1 Дрейфовый ток
- •2.2.2 Диффузионный ток
- •3 Контактные явления
- •3.1.1Обратное включение p-n перехода
- •3.1.2 Прямое включение p-n перехода
- •3.1.3 Вольт-амперная характеристика перехода Выпрямляющий и омический контакты
- •3.2 Емкости p-n перехода
- •3.2.1 Барьерная емкость
- •3.2.2 Диффузионная емкость
- •3.3 Пробой p-n перехода
- •Обратная ветвь вах при пробое:
- •Виды пробоев:
- •3.3.1 Тепловой пробой
- •3.3.2 Электрический пробой
- •А) Лавинный пробой
- •Б) Туннельный пробой
- •Механизм туннельного пробоя:
- •4 Внутренний и внешний фотоэффект
- •4.1 Внутренний фотоэффект
- •4.2 Внешний фотоэффект
- •5 Полупроводниковые диоды
- •Обозначение:
- •5.1 Буквенно-цифровое обозначение (бцо) диодов бцо диодов содержит 4 элемента:
- •5.2 Выпрямительный диод
- •Механизм сглаживания пульсаций:
- •5.3 Стабилитрон
- •Применение стабилитронов:
- •5.4 Буквенно-цифровое обозначение стабилитронов бцо стабилитронов состоит из четырех элементов:
- •5.6 Светодиод
- •Принцип работы:
- •Конструктивно светодиоды выполняются:
- •Применение:
- •6 Транзисторы
- •6.1.Биполярные транзисторы
- •Обозначение:
- •6.1.1 Назначение областей транзистора
- •6.1.2 Режимы работы транзистора
- •6.1.3 Буквенно-цифровое обозначение транзисторов
- •6.1.4 Принцип работы транзистора
- •6.1.5 Основные коэффициенты, характеризующие работу транзистора
- •Статические вах транзистора оэ
- •6.1.10 Первичные параметры транзистора
- •Пример расчета h-параметров транзистора оэ
- •Примечание:
- •6.2 Полевые транзисторы
- •Полевой транзистор содержит 3 электрода:
- •Полевые транзисторы бывают:
- •6.2.1 Полевой транзистор с p-n затвором
- •Обозначение:
- •Принцип действия полевого транзистора
- •Стоковые (выходные) характеристики
- •Стоко-затворные (передаточные) характеристики
- •Обозначение:
- •7 Тиристоры
- •7.1 Динисторы
- •Обозначение:
- •Вах динистора
- •7.2 Тринисторы
- •Пример: ку 201а, ку 202а
- •Вах тринистора
- •8 Интегральные микросхемы (имс)
- •8.1 Основные понятия микроэлектроники
- •Степень интеграции
- •8.2 Тенденции развития имс
- •Эволюция развития бис:
- •Проблемы:
- •8.3 Интегральные микросхемы логических элементов
- •8.3.1 Транзисторно-транзисторная логика (ттл)
- •Ттл с простым инвертором (и-не)
- •8.3.2 Эмиттерно-связанная логика (эсл)
- •Характерная особенность схемы:
- •Принцип работы переключателя тока:
- •8.3.4 Комплементарная моп-транзисторная логика (кмоп тл)
- •Кмоп тл (или-не)
- •Кмоп тл (и-не)
- •Преимущества кмоп тл перед моп тл:
- •9 Усилительные устройства
- •9.1 Структурная схема усилителя
- •9.2 Классификация усилителей
- •По диапазону усиливаемых частот:
- •9.3 Коэффициенты усиления
- •9.4 Линейные искажения
- •9.5 Обратная связь в усилителях
- •Структурная схема усилителя с ос:
- •Виды обратной связи
- •9.6 Питание усилителей по постоянному току
- •Смещение фиксированным током базы
- •Назначение элементов:
- •Назначение элементов:
- •Коллекторная стабилизация
- •9.8 Анализ ачх шпу
- •Факторы, оказывающие влияние на ачх в области нч и вч:
- •Рассмотрим область верхних частот
- •Рассмотрим область нижних частот
- •Рассмотрим область средних частот
- •9.9 Резонансные усилители
- •Резонансный усилитель напряжения (рун)
- •Принцип усиления:
- •Недостаток схемы:
- •Автотрансформаторное включение контура
- •Многоконтурный рун
- •Упч с полосовым фильтром
- •Ачх такого усилителя:
- •9.10 Оконечные каскады (усилители мощности)
- •Однотактный трансформаторный усилитель мощности (ум)
- •Принцип работы параметрической стабилизации:
- •Бестрансформаторные ум
- •Принцип работы:
- •9.11 Усилители постоянного тока (упт)
- •Ачх упт выглядит:
- •9.11.1 Дрейф нуля
- •Основные причины дрейфа нуля:
- •Дрейф нуля содержит монотонную медленно меняющуюся составляющую и случайные отклонения от неё – флуктуации.
- •Меры по уменьшению дрейфа нуля:
- •9.11.2 Дифференциальный усилитель (ду)
- •Назначение элементов:
- •9.11.3 Операционные усилители (оу)
- •Обозначение оу:
- •Параметры оу
- •Инвертирующий оу
- •Не инвертирующий oу
- •Интегрирующая rc-цепь. Интегратор
- •Рассмотрим частные случаи:
- •Дифференцирующая rc-цепь. Дифференциатор
- •10 Генераторы
- •10.1 Самовозбуждение автогенераторов
- •Временные диаграммы:
- •Триггер называется симметричным, если:
- •10.3.2 Мультивибратор
- •Симметричный автоколебательный мультивибратор
- •Список литературы
6.1.5 Основные коэффициенты, характеризующие работу транзистора
Статический коэффициент передачи тока эмиттера в коллектор:
или
Отсюда
вытекает: транзистор
является управляемым прибором,
т.к. его выходной ток (
)
зависит от входного (
).
Чем
ближе
приближается к 1, тем меньше отличаются
между собой токи
и
,
тем эффективнее работает транзистор.
Статический коэффициент передачи тока базы в коллектор:
=
десятки÷сотни
6.1.6 Транзистор, как усилительный элемент
Т.к.
выходное напряжение транзистора является
обратным
,
а входное напряжение – прямым
,
то справедливо:
.
При этом входной ток выходному току :
или
.
Определим входную и выходную мощности:
,
т.е. транзистор
является усилительным элементом.
Прибор, усиливающий сигнал по мощности, называется усилителем.
6.1.7 Схемы включения транзисторов
В зависимости от того, какой из электродов транзистора является общим для входной и выходной цепей, различают три схемы включения транзисторов:
а) Общий эмиттер ( n-p-n)
Изображена теоретическая схема усилителя. Практически используется один источник питания, а не два.
Назначение элементов:
VT – усилительный элемент;
Еп – источник питания, подающий обратное напряжение на КП;
Есм – источник питания, подающий прямое напряжение на ЭП;
Uс – источник переменного сигнала;
Rк – сопротивление коллекторной нагрузки (на нем выделяется усиленный сигнал).
Как расставляются знаки у источников питания?
n – p – n
Э
Б К
ЭП (UПР)
КП (UОБР)
ЭП должен находиться под прямым напряжением. При прямом напряжении знаки клемм источника питания и ОНЗ соответствующих областей должны совпадать. Эмиттер – это n-область, основными носителями заряда являются электроны, поэтому на эмиттер должен быть подан «минус» источника питания Есм, а на базу, соответственно, - «плюс».
КП должен находиться под обратным напряжением. При обратном напряжении знаки клемм источника питания и ОНЗ соответствующих областей должны быть противоположны. Коллектор – это n-область, основными носителями заряда являются электроны, поэтому на коллектор должен быть подан «плюс» источника питания Еп.
б
)
Общая база (n-p-n)
в) Общий коллектор (эмиттерный повторитель)(n-p-n)
RЭ- сопротивление эмиттерной нагрузки.
Для переменного тока источник постоянного напряжения (ЕП) имеет внутреннее сопротивление, стремящееся к нулю, поэтому можно считать, что плюсовая и минусовая клеммы этого источника для переменного тока закорочены, т.е. коллектор соединён с корпусом, что и требуется для схемы ОК.
6.1.8 Статические характеристики биполярного транзистора
Статические ВАХ транзистора ОБ
Входные
характеристики транзистора ОБ
- это
зависимость входного тока от входного
напряжения при постоянном выходном
напряжении, т.е.
при
,
где f
- это
функция.
IЭ, mA
UКБ=5В
UКБ=0
UЭБ, В
0 1
Если
использовать выходное напряжение
>5В,
то входные характеристики незначительно
сместятся влево, (пойдут кучно), поэтому
чтобы не загромождать рисунок,
ограничиваются двумя характеристиками:
при
и при
.
При этом погрешность будет незначительной,
ею можно пренебречь.
Выходные
характеристики транзистора ОБ -
это
зависимость выходного тока от выходного
напряжения при постоянном входном
токе, т.е.
при
насыщение
0