Пішенін, В.О. Коц, І.В, Нікітіна Н.В.
Електроніка і мікропроцесорна техніка. Частина 1.
Елементна база промислової електроніки. Навчальний посібник.
У посібнику розглянуто питання вивчення конструкції, створення та розвитку елементної бази електроніки, що використовується в технологічному обладнанні машинобудівних галузей промисловості. Наведені основні параметри та характеристики електронних приладів на основі напівпровідникових структур та основи оптоелектронних пристроїв.
Посібник відповідає програмі дисципліни "Електроніка і мікропроцесорна техніка", для студентів машинобудівних спеціальностей і може бути використаний у вивченні курсів дисциплін "Приводи верстатів та роботів" і "Приводи автоматизованого устаткування". Навчальний посібник може бути корисним, також, студентам спеціальності 7.092108
ЗМІСТ
ВСТУП 7
1 Елементна база електроніки 9
1. 1 Напівпровідники, структура p-n переходу 9
1.2 Різновиди напівпровідникових діодів 13
1.2.1 Випрямні діоди. Зовнішній вигляд діодів показано на рисунку 1.5, а їх вольт-амперна характеристика — на рисунку 1.6. 13
1.2.2 Високочастотні та імпульсні діоди. Високочастотні діоди являють собою напівпровідникові прилади універсального призначення. Вони використовуються в тих же електричних пристроях, що і випрямні діоди, однак при меншому електричному навантаженні, а також в модуляторах та перетворювачах частоти. Зовні високочастотні діоди виглядають, як показано на рисунку 1.8. Воль-тамперна характеристика високочастотних діодів дещо відрізняється від відповідної характеристики випрямних і виглядає так, як показано на рисунку 1.9. 15
1.2.3 Стабілітрони. Стабілітроном називають площинний напівпровідниковий діод, на вольт-амперній характеристиці (рисунок 1.9) якого є ділянка зі слабкою залежністю напруги від величини струму, що протікає через діод. Коли зворотна напруга перевищує деяке граничне значення Uзвор. гр., здійснюється лавинний пробій p-n переходу, під час якого зворотний струм різко зростає при майже незмінній зворотній напрузі. Це явище використовується в стабілітронах, нормальним під’єднанням якого є зворотне під'єднання (рисунок 1.10). Якщо зворотній струм через стабілітрон не перевищує деякого значення Iст. max, то стан електричного пробою не призводить до псування стабілітрона. Незмінність рівня напруги на стабілітроні при зміні струму в широких межах дозволяє використовувати стабілітрони для підтримання напруги на наванантаженні, яке під’єднане паралельно. 16
1.2.4 Фотодіоди. Це закриті зворотньою напругою діоди, провідність яких залежить від опромінення їх світлом. Зі збільшенням потоку опромінення збільшується зворотний струм. 17
1.2.5 Світлодіоди. Це випромінювачі світла, які являють собою під'єднані до джерела струму діоди. Напруга до таких діодів прикладається у прямому напрямку. Виготовляються світлодіоди із фосфорида галію, або із фосфида галію і частіше вони випромінюють червоне світло, хоча існують світлодіоди, що випромінюють інші кольори, у тому числі й інфрачервоне світло. Останні, наприклад, використовуються в системах автоматичного керування верстатами з ЧПК. 17
1.2.6 Оптрони. Це прилади, які в одному корпусі містять оптичну пару — світлодіод та фотодіод. Зв'язок між входом (світлодіодом) і виходом (фотодіодом) здійснюється через світловий потік. При цьому електричний зв'язок між входом і виходом відсутній. Використовується такий прилад для розв'язки (ізоляції) електричних кіл різноманітних пристроїв з метою захисту від нережимних змін напруги. Наприклад, віддалений зв'язок між комп'ютерами та системою числового програмного керування (ЧПК) технологічним обладнанням; звороний зв'язок між низьковольтними та високовольтними частинами одного й того ж пристрою і таке інше. Умовне позначення оптронів показане на рисунку 1.12. 18