Самостійна робота 26 Напівпровідникові діоди

Випрямляючі діоди. Призначення, маркування, класифікація, основні пара-

метри. ВАХ, порівняння Ge-, Si-, GaAs-діодів. Випрямляючі стовпи, зборки,

блоки. Поняття навантажувальній прямій, випрямляючий та детекторний ефекти.

Опорні діоди. Призначення, класифікація, система маркування, схемотехнічне позначення. Основні параметри та ВАХ-ки, особливості стабілітронів і стабісторів, двоанодних, прецизійних, імпульсних діодів. Простіша схема параметричного стабілізатора напруги. Приклади схем обмежувачів напруги.

Діоди Шотки, імпульсні діоди та діоди з накопиченням заряду. Електричний

перехід Шотки, фізичні процеси, ВАХ. Особливості діодів, функціональне застосування.

Параметри та особливості імпульсних діодів, типи, маркування, імпульсні зборки. Причини, що обмежують швидкодію діодів. Особливості перехідних процесів при перемиканні p/n-переходу, епюри струмів і напруг.

Діоди з накопиченням заряду (ДНЗ), ефекти накопичення та розсмоктування, накопичення зарядів в базі за допомогою гальмуючого поля. Параметри і особливості ДНЗ, застосування як формувача імпульсів.

Варикапи. Призначення, класифікація, маркування, схемотехнічне позначення. Вольт-фарадна характеристика, обгрунтування, робоча ділянка, основніпараметри діода. Еквівалентна схема, добротність варикапа. Приклади застосування у підстроюванні коливального кола, інші практичні застосування керованої ємності. Множення частоти, варакторні діоди.

Призначення, маркування, схемотехнічне позначення тунельних діодів.

Особливості реалізації тунельного ефекту, ВАХ-ки діодів, обгрунтування, основні параметри. Режими тунельного діоду: підсилення, генерування, перемикання та умови їх реалізації.

Особливості та застосування обернених діодів.

Високочастотні діоди та діоди НВЧ-діапазону. Функціональне призначення

діодів у залежності від виду нелінійного перетворення. Класифікація, маркування, еквівалентна схема. Технологічні та конструктивні особливості ВЧ-діодів. Додаткові специфічні параметри ВЧ-діодів.

Р-і-n-діоди, структура, фізичні процеси. Особливості роботи у режимах перемикання та резистивного діода, що регулюється. Основні параметри.

Підсилювальні і генераторні діоди НВЧ-діапазону.

Принцип параметричного підсилення. Параметричний діод, особливості.

Тунельні діоди (Єзакі), режими підсилення, генерування. ВАХ, основні параметри.

Активні діоди НВЧ-діапазону, ефект від’ємного динамічного навантаження.

Лавинно-пролітний діод, структура, принцип дії (обгрунтування активної властивості), режими роботи, основні параметри.

Діод Ганна (ТЕД-діод), обгрунтування активної властивості, ВАХ. Режими

роботи: пролітний та обмеженого накопичення об’ємного заряду, умови реалізації режимів. Особливості діодів, основні параметри.

(Всього годин на вивчення розділу - 20, у тому числі: аудиторна робота студента 12– годин; самостійна робота – 8 годин)

Самостійна робота 27 Види генераторів

Імпульсні генератори

Імпульсні генератори – складають частину дуже багатьох електронних приладів, причому домінуюче місце вони займають в цифрових системах оброблення сигналів. Імпульсні генератори будуються на різних елементах. Основним вузлом генератора являється час задаючий ланцюгом на елементах L, R, C. Пасивні елементи застосовуються в сполученні з активними. Враховуючи паразитне розподілення опорів, індуктивності і ємностей і розділення параметрів електричних пристроїв, можна уявити собі всю складність обрахунку імпульсних генераторів для використання в широкому діапазоні частот.

Для спрощення інженерних розрахунків параметрів генераторів можна використовувати приближений метод представлений опором реактивних елементів. Залежність струм І, протікаючого через ємність С, від прикладеної напруги U визначається вираженим Позначимо dU=IdR_C, де R_C – деякі еквівалентні опори ємності. Тоді Інтегруючи одержимо . Аналогічні перетворення проведемо до індуктивності, виходячи із формули . Позначимо dl=Udq_L, де q_L – деякий еквівалентний провідник індуктивності. Тоді В результаті реактивні елементи зводяться до деякого активного аналогу. Тепер для розрахунку параметрів складного ланцюга, складаючогося із великої кількості елементів L і C, можна використовувати закон постійного струму, а вони, як відомо, більш доступні і прості.

Для очевидності проведених перетворень розглянемо прості і широко розповсюджені приклади. Почнемо з підключення джерела постійної напруги де RС ланцюги (мал.1,а).

б)

мал.1

При заміні ємності еквівалентним опором одержимо формулу для струму і для напруги

Якщо врахувати, що , то одержимо ; при маємо . Тут при і при . Напруга на конденсаторі змінюється по закону, близькому до експоненціальному.

Тепер розглянемо підключений до джерела напруги RL ланцюга. Напруга на індуктивності буде виражатися формулою , де . Якщо , то , а при . Закон зміни цієї напруги близький до експоненціального: . Визначимо різницю між цими формулами . Графік залежності А₁ від  показаний на мал.1,б. Як видно з графіка, максимум значення А₁ досягається призначення =2...3. Значення похибки А₁ можна зменшити, якщо ввести деякий емпіричний коефіцієнт. На тому ж малюнку проведені ламані для функції Враховуючи ці функції, можна значно підвищити точність інженерних розрахунків.

Блокінг-генератори.

Блокінг-генератори називаються генератори прямокутних імпульсів, в яких позитивно обернений зв’язок проходить через трансформатор чи другий пасивний елемент. Як і мультивібратори, блокінг-генератори можуть робити як і в чекаючому, так і в автокосливальному режимі. Звичайно блокінг-генератори використовують для одержання коротких (десятки, сотні наносекунд чи одиниці мікросекунд) і потужних прямокутних імпульсів.

мал. 2. Блокінг-генератори.

а – чекаючий на мікросхемі 119ГФ1;

б – чекаючий на потужнім польовому транзисторі;

в – автоколивальний на оптроні.

Елементи транзисторного блокінг-генератора входять в склад мікросхеми 119ГФ1 (мал. 2,а), де тривалість імпульса визначається постійною часу R1C4 і параметрами імпульсного трансформатора. Інтервал між імпульсами запуску повинен бути набагато більший, ніж тривалість імпульса. На мал. 2,б показана схема чекаючого блокінг-генератора на потужнім ПТ КП901. Дякуючи малому вихідному опору потужного ПТ (порядку 0, 7 ... 1 Ом) в схемі досягається висока крутість фронтів (передній фронт –1,6 нс, спад – 11 нс.). При даних, приведених в схемі, тривалість імпульса –60 нс., амплітуда – 25 ... 30 В. Крім імпульсного трансформатора елементом розв’язки, через який здійснюється позитивно обернений зв’язок, може бути і оптрон. Схема блокінг-генератора на оптроні приведена на мал. 2,в.

Для одержання прямокутних імпульсів з крутими фронтами застосовують релаксаційні генератори, які можуть працювати в автоколивальному, чекаючому і синхронному режимах. За фізичними принципами генерації бувають мультивібратори і блокінг-генератори.