3. Активные элементы: диоды, транзисторы, тиристоры. Пассивные элементы: резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности. Обозначение, маркировка, характеристики и классификация.

Активные элементы: диоды, транзисторы, тиристоры

Диоды.

1) Выпрямительные диоды различных классов, отличающиеся напряжением, временем переключения, рабочей полосой частот. Обозначение стандартное. В качестве выпрямительных используют сплавные эпитаксиальные и диффузионные диоды, выполненные на основе несимметричных p-n-переходов. Для выпрямительных диодов характерны малые сопротивления и большие токи в прямом режиме. Барьерная емкость из-за большой площади перехода достигает значений десятков пикофарад. Германиевые выпрямительные диоды применяют до температур 70-80^оС, кремниевые до 120-150^оС, арсенид-галлиевые до 150^оС.

2) Стабилитроны – диоды, предназначенные для работы в режиме электрического пробоя. Условное обозначение отличается от стандартного (см. таблицу 2.1). В этом режиме при значительном изменении тока стабилитрона напряжение на нем меняется мало. В низковольтных (до 5,7В) стабилитронах используется туннельный пробой, а в высоковольтных – лавинный пробой. В них более высокоомная база.

3) Диод Шотки – разновидность выпрямительных диодов, работающий на основе выпрямляющего контакта металл – полупроводник, образующего контактную разность потенциалов из-за перехода части электронов из полупроводника n -типа в металл и уменьшения концентрации электронов в полупроводниковой части контакта. Эта область обладает повышенным сопротивлением. При подключении внешнего источника плюсом к металлу, а минусом к полупроводнику, потенциальный барьер понизится и через переход пойдет прямой ток.

4) Варикап – полупроводниковый диод, предназначенный для работы в качестве емкости, величина которой зависит от приложенного к нему напряжения. Основная его характеристика – вольт-фарадная С( U )

5) Туннельный диод – полупроводниковый диод с падающим участком на прямой ветви ВАХ, обусловленный туннельным эффектом. Обозначение и ВАХ даны в таблице 2.1. Падающий участок характеризуется отрицательным дифференциальным сопротивлением.

В зависимости от функционального назначения туннельные диоды условно подразделяются на усилительные, генераторные и переключательные.

Таблица 2.1

Тип диода	Условное обозначение	Характеристика
Выпрямительный
Диод Шотки
Стабилитрон
Стабистор
Варикап
Туннельный диод
Обращенный диод

Транзистор

1 Транзистор - это сэндвич, состоящий из материалов типа р-n-р или n-р-n, вроде двух диодов, соединенных одноименными полюсами.

Если пропустить ток между внутренним и одним из наружных слоев, то это позволит пропустить значительно больший ток между наружными слоями.

Этот эффект иллюстрирует рис. 1.24. Если подвести ток I₆ к базе, то от коллектора к эмиттеру также потечет ток. Ток коллектора значительно превышает ток базы и может им управляться. Включение или выключение тока базы приводит к одновременному включению или выключению тока коллектора.

Таким образом, транзистор может исполнять роль выключателя.

Сначала надо пропустить ток через переход база-эмиттер. Для кремниевых транзисторов для этого необходимо напряжение около 650 мВ. Ток через базу обычно составляет примерно 1/50 от тока коллектора.

Транзистор может выполнять роль выключателя - в этой роли он часто используется в автомобильном электронном оборудовании.

Если вместо включения и выключения изменять значение тока базы, то ток коллектора тоже будет меняться, но в 50 раз больше. В этом случае транзистор выполняет роль усилителя тока.

Тиристор

Uвых

1 Тиристор - это электронный выключатель. Он либо включен и пропускает достаточно большой ток, либо полностью выключен и тока не пропускает. Но в отличие от механического выключателя, тиристор не имеет подвижных контактов и может управляться небольшим током, который подводится к управляющему электроду. Тиристор состоит из четырех слоев полупроводника р-n-р-n.

2 После того, как ток на управляющем электроде открыл тиристор, дальнейшее изменение управляющего тока не оказывает на тиристор никакого воздействия и он постоянно будет находиться в открытом (проводящем) состоянии. Выключить тиристор можно лишь снизив почти до нуля напряжение анод-катод. Это свойство идеально подходит для управления конденсаторной системой зажигания (см. главу 6) и ряда других устройств электрооборудования автомобиля.

3 Если напряжение на аноде положительно по отношению к катоду (см. рис. 1.30), то для включения устройства требуется подать на управляющий электрод импульс тока длительностью всего в несколько микросекунд.

В проводящем состоянии тиристор имеет примерно постоянное падение напряжения, примерно в 1 В, независимо от проходящего по нему тока.

Тиристор, пропускающий ток 10А, требует для своего включения импульс тока силой примерно 60 мА при напряжении 3 В.

Пассивные элементы: резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности

Емкостный элемент (конденсатор)

Условное графическое изображение конденсатора приведено на рис. 3,а.

Конденсатор – это пассивный элемент, характеризующийся емкостью. Для расчета последней необходимо рассчитать электрическое поле в конденсаторе.

Резистор

Переменные резисторы – резисторы, у которых значение сопротивления меняется при помощи специальной ручки (вращающейся, или ползункового типа).

      На схемах переменные резисторы обозначаются:

      Ярким представителем переменных резисторов является регулятор громкости на твоих компьютерных звуковых колонках.

      Подстроечные резисторы – резисторы, предназначенные для редких регулировок, у которых значение сопротивления меняется при помощи шлица, вращаемого отвёрткой.

       На схемах подстроечные резисторы обозначаются:

    Продолжение вопроса №3.  Устанавливаются подстроечные резисторы, как правило, на печатных платах радиосхем.

      Чаще всего, переменные и подстроечные резисторы подключаются на схемах как делители напряжения, или как делители тока. Но об этом позже.

Постоянные резисторы – резисторы, у которых значение сопротивления постоянно и не зависит от внешних воздействий (температуры, света, протекающего через него тока, приложенного напряжения и т.д.), не зависимо от происхождения этих воздействий.       Выпускаемые промышленностью постоянные резисторы на схемах обозначаются:

	резистор без указания мощности
	резистор мощностью рассеивания 0,125 Вт
	резистор мощностью рассеивания 0,25 Вт
	резистор мощностью рассеивания 0,5 Вт
	резистор мощностью рассеивания 1 Вт
	резистор мощностью рассеивания 2 Вт
	резистор мощностью рассеивания 5 Вт

Номинальный ряд

      Все резисторы, производимые промышленностью, по ГОСТу объединяются в серии и составляют номинальный ряд, который увеличивается умножением базового значения на 1, 10, 100, 1 кОм, 10 кОм, 100 кОм, 1 МОм. То есть, если в ряду единиц есть значение 3,9 , то продолжением ряда в десятках будет значение 39, в сотнях – 390, в тысячах – 3,9 кОм и т.д. Количество номинальных значений в пределах серии определяется выбранной точностью. Самая распространенная серия Е24 содержит 24 базовых значений сопротивлений резисторов с точностью ±5%. На самом деле, распространение получили не 24, а 21 значение. В состав номинального ряда единиц серии входят значения: 1 ; 1,2 ; 1,5 ; 1,8 ; 2 ; 2,2 ; 2,4 ; 2,7 ; 3 ; 3,3 ; 3,6 ; 3,9 ; 4,3 ; 4,7 ; 5,1 ; 5,6 ; 6,2 ; 6,8 ; 7,5 ; 8,2 ; 9,1.

Сложнее с маркировкой самих резисторов

      Резисторы малой мощности по геометрическим размерам тоже малы. Указать на его корпусе трехзначное значение номинала с буквой, или значение с запятой можно, но прочитать надпись будет сложно. Поэтому, пошли на хитрость, при указании номинала вместо десятичной запятой пишут букву, соответствующую единицам измерения (E или R единицы Ом, К - килоом, М - мегаом). Сотни единиц обозначают буквой стоящей впереди цифр. Например: 6K8 обозначает резистор, сопротивлением 6,8 кОм, 3R0 - 3 Ом, а надпись, обозначающая сотни М27 – 0,27 МОм, что соответствует 270 кОм и т. д. Таким образом, количество знаков (цифр и букв) на корпусе резистора сократилось до трёх.

Катушка зажигания

Индуктивный элемент (катушка индуктивности)

Условное графическое изображение катушки индуктивности приведено на рис. 2,а. Катушка – это пассивный элемент, характеризующийся индуктивностью. Для расчета индуктивности катушки необходимо рассчитать созданное ею магнитное поле.

Индуктивность определяется отношением потокосцепления к току, протекающему по виткам катушки,

.