
- •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
Коллекторная стабилизация
Стабилизирующими
элементами в данной схеме являются
резисторы
.
Принцип
работы:
С ростом температуры все токи транзистора увеличиваются, рабочая точка (РТ) смещается вверх по нагрузочной прямой – режим работы усилителя нарушается.
Но
рост токов
и
сопровождается ростом падения напряжения
на резисторе
,
что приводит к уменьшению выходного
напряжения
.
2-й закон Кирхгофа для выходной цепи:
const
В
схеме присутствует ООС (за счет наличия
).
Т.к. выходное напряжение уменьшилось,
то уменьшится и напряжение обратной
связи
,
поскольку оно является частью выходного
напряжения, что, в свою очередь, приведет
к уменьшению тока
:
(
;
)
Если
один из токов транзистора уменьшается,
то автоматически уменьшаются и два
других тока (в данном случае
):
;
Таким образом, РТ возвращается в исходное положение – режим работы усилителя стабилизируется.
9.8 Анализ ачх шпу
Рассмотрим ШПУ с эмиттерной стабилизацией:
-
входное сопротивление следующего
каскада. Если следующий каскад точно
такой же, то
.
,
где
-
паразитная емкость нагрузки;
-
выходная емкость данного каскада;
-
входная емкость следующего каскада.
А ЧХ такого усилителя: КU идеальная АЧХ
КU0
реальная АЧХ
0 f
На средних частотах АЧХ реального и идеального усилителя совпадают, т.е. амплитудно-частотные искажения (АЧИ) отсутствуют. На нижних и верхних частотах наблюдаются завалы АЧХ, говорящие о присутствии АЧИ.
Факторы, оказывающие влияние на ачх в области нч и вч:
частотные свойства самого транзистора;
наличие элементов схемы, обладающих реактивным сопротивлением (в данном случае – это
);
наличие паразитной емкости нагрузки .
Рассмотрим область верхних частот
а) влияние частотных свойств транзистора:
Если
работать в частотном диапазоне,
превышающем граничную частоту транзистора
(справочная
величина), то коэффициент передачи тока
базы в коллектор (
)
будет уменьшаться в недопустимых
пределах, что приведет к ухудшению
усилительных свойств транзистора, а,
следовательно, к уменьшению коэффициента
усиления по напряжению усилителя, т.е.
к завалу АЧХ на верхних частотах.
Частотные
свойства самого транзистора можно не
учитывать, если он правильно выбран,
т.е. если выполняется условие:
,
где
- граничная частота транзистора;
-
верхняя частота полосы пропускания
усилителя.
β КU
β0
КU0
0,707β0
0,707КU0
0
f
0 f
fβ FНИЖН ПП FВЕРХН
б) влияние паразитной емкости нагрузки :
С
ростом частоты входного сигнала
реактивное сопротивление этой емкости
уменьшается (
),
следовательно, бо́льшая часть выходного
тока ответвляется через эту емкость,
не попадая в нагрузку, что приводит к
уменьшению
,
т.е. к завалу АЧХ в области верхних
частот.
Избавиться от паразитной емкости нагрузки полностью невозможно, но уменьшить ее желательно. Для этого используют рациональный монтаж: применяют элементы с короткими и толстыми выводами, безвыводные элементы, используют транзисторы с четвертым (корпусным) выводом, т.е. ВЧ-транзисторы с малой паразитной емкостью.